碱金属对微波改性后煤粉燃烧性能的影响

发布时间：2020-08-01 15:52

【摘要】：从目前我国能源发展状况来看,在未来很长一段时间内煤炭将仍是一次能源消耗的主要原料。然而我国煤炭中的燃煤利用效率一直较低,与发达国家相比差距巨大,这造成了大量的资源浪费,也为我国可持续发展带来了不利影响。因此研究如何提升煤粉的燃烧效率,从而减少煤炭资源浪费具有很强的实际意义。本文通过正交实验和热重分析确定了微波处理后碱金属负载提升煤粉燃烧性能最佳的实验条件。同时通过热重分析、傅里叶红外光谱以及拉曼光谱分析了碱金属对微波改性后煤粉燃烧性能以及官能团等结构的影响,并对原煤及微波改性后碱金属负载煤粉的燃烧过程进行了动力学分析。得出以下结论:(1)不同处理条件下对活化能影响强弱顺序为微波功率K:Na微波处理时间挥发分,而影响着火温度的顺序为K:Na微波处理时间微波功率挥发分。可知影响煤粉燃烧性能的主要因素为K:Na和微波。选用综合平衡法兼顾活化能和着火温度两项指标得出正交实验最佳条件,经过验证确定最佳实验条件为A3B3C2D2(K:Na=2:1、微波 300W40s、挥发分 21%)。(2)对比不同条件处理后煤粉燃烧特性参数的变化,发现其影响规律为微波 300W40s、K:Na=2:1微波 300W40sK:Na=2:1。微波 300W40s、K:Na=2:1处理后煤粉着火温度降至369.73℃,较原煤降低了 55.13℃。燃尽温度降至559.11℃,较原煤降幅为50.04℃。DTG峰值温度降低了 50.2℃,最大反应速率提升了0.0869mg·min-1,最终失重率提升了 8.99%,可燃性指数和综合燃烧特性指数亦明显提升。(3)使用Coats-Redfern积分法对煤粉动力学参数进行了计算,得知微波300W40s、K:Na=2:1处理后煤粉的活化能降至50.370kJ·mol-1,较原煤降低了22.596%,14704kJ·mol-1。同时发现煤样存在动力学补偿效应,求得煤粉试样补偿效应方程为1nA=0.12731E-0.05254,等动力学温度Tiso为944.77℃。(4)根据最可几机理函数得出原煤燃烧段的动力学模型为:dα/dT= 3.65573×1011/βe 21889.42363/T.(2/5)(1-α)[-ln(1-α)]3/2300W40s、K:Na=2:1处理后煤粉燃烧段的动力学模型为:dα/dT=5.24457×109/βe17415.0063/T.(2/5)(1-α)[-ln(1-α)]3/2
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ534
【图文】：

氧在Fe2O3和碳烟之间的迁移过程示意图

K2CO3对煤粉中固定碳的催化机理[35]

热重分析仪结构图

【参考文献】

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1 杨妮;卿山;王华;张爱敏;李文滔;王俊勇;;煤粉在富氧气氛下燃烧反应动力学的实验研究[J];过程工程学报;2013年06期

2 庞清海;张建良;毛瑞;姜U

本文编号：2777671