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稻秸与无烟煤混燃特性试验研究

时间:2022-03-03 09:33:53 浏览次数:

zoޛ)j馟in9_MN&N&YםtםיIM4ky公司的STA-409 C/3F热重分析仪,该仪器采用微机程序自动控制,在100ml/min的空气流量气氛下,以10℃/min的升温速率加热,进行试样的TG和DSC/DTA分析。

2 实验结果与讨论

2.1 热重分析实验

试验得到无烟煤、稻秸和不同掺混比例下的混合燃料的燃烧分布曲线(DTG/TG)如图1所示。

从图1中可以看出,由于无烟煤收到基水分和挥发分均很低,而固定碳含量很高,无烟煤的DTG曲线上只有一个明显的失重峰,燃烧过程中挥发分的析出几乎一直伴随着煤焦的燃烧,从曲线上可以分析出该无烟煤是一种极难燃烧的煤。稻秸的DTG曲线上有两个明显的失重峰,分别为挥发分释放燃烧峰及固定碳燃烧峰,燃烧主要集中在前期温度较低的阶段,这是由于稻秸的挥发分含量很高,在较低温度即开始燃烧并很快燃尽。不同稻秸掺混比例时,随着掺混比例的增加,燃烧逐渐集中于前期阶段,平衡了整个燃烧过程。

由DTG曲线得到各实验样品的主要燃烧特性参数如表2所示。

表2中,Ti为着火温度;Th为燃尽温度,W1max为最大燃烧速率峰的最大燃烧速度;T1max为最大峰的最大燃烧速度所对应的温度。

由表2可以看出,无烟煤的着火温度和燃尽温度比稻秸分别高303.94℃和304.08℃,稻秸的最大燃烧速率峰的最大燃烧速度高达8.49 mg/min,这说明稻秸的着火和燃尽温度低、燃烧速度快。随着稻秸掺混比例的增加,混合燃料的着火和燃尽温度略有下降,燃烧速度越快。

2.2 着火特性

燃料的着火难易程度和着火性能的好坏可用着火特性指数来衡量[9]。着火特性指数可按式(1)计算

(1)

式中:Zi为着火特性指数,%2/(℃*min);Vad为分析基挥发分,%;(dm/dt)max为最大燃烧失重速率,%/min;Ti为着火温度,℃。根据表2的数据,带入式(1)得到混合燃料不同混合比例的着火指数。混合燃料不同混合比例下的着火温度、燃尽温度和着火指数曲线如图3所示。

从图2中可以看出,无烟煤的着火温度高达到了560℃,燃尽温度为822.74℃,着火指数也很低,仅有0.042。稻秸着火温度仅为256℃,燃尽温度为518.66℃,着火指数很高,可达2.27。混合燃料的着火温度、燃尽温度与稻秸掺混比例呈现出很明显的线性关系,而着火指数与稻秸掺混比例呈现出二次方关系。

3 结 论

稻秸的燃烧主要集中在燃烧前期,无烟煤的燃烧主要集中在燃烧后期,稻秸的着火温度比无烟煤的低,着火指数比无烟煤的高;稻秸和无烟煤混烧时,燃烧过程分成两个阶段,随着稻秸掺混比例的增加,燃烧提前;混合燃料的着火温度和燃尽温度与稻秸掺混比例呈现出线性关系,而着火指数与稻秸掺混比例呈现出二次方关系。稻秸以一定的比例掺入难燃无烟煤可以改善无烟煤的燃烧特性,稻秸的掺入量越大,混合燃料更易着火和燃尽。

参考文献:

[1]袁振宏,吴创之,马隆龙等.生物质能利用原理与技术[M].北京:化学工业出版社,2005:3-21

[2]蒲舸,谭波.生物质与高硫劣质煤混烧固硫特性研究[J],煤炭转化,2011,34(1):39-42

[3]刘豪,邱建荣,董学文,等。生物质与煤混烧的燃烧特性研究[J].热能动力工程,2002,17(101):451-454

[4]Chungen Yin, A.Lasse, K. Rosendahl,S?ren, et al. Grate-firing of biomass for heat and power production [J]. Progress in Energy and Combustion, 2008,34(6):725-754

[5]張磊,张世红. 生物质与煤混烧技术的应用[J],能源技术,2006,27(4):158-160

[6]段菁春,肖军,王杰林,等. 生物质与煤共燃研究[J]. 电站系统工程,2004,20(1):1-4

[7]孙恩召,李炳熙,于洪彬,等. 关于煤的着火特性的系数[J]. 热能动力工程,1991,6(6):333-335

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