煤的燃燒特性綜合實(shí)驗(yàn)

1、能源是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的保障，是人類賴以生存的基礎(chǔ)。直接能源是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的保障，是人類賴以生存的基礎(chǔ)。直接影響到世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。煤是地球上最豐富的化石燃料，目前約占世界能源影響到世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。煤是地球上最豐富的化石燃料，目前約占世界能源的的28%28%。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源結(jié)構(gòu)在優(yōu)化，煤消費(fèi)結(jié)構(gòu)在變小。然而，盡。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源結(jié)構(gòu)在優(yōu)化，煤消費(fèi)結(jié)構(gòu)在變小。然而，盡管煤消費(fèi)的比例在變小，但實(shí)際的消費(fèi)量卻呈快速上升的趨勢(shì)。近管煤消費(fèi)的比例在變小，但實(shí)際的消費(fèi)量卻呈快速上升的趨勢(shì)。近100100多年多年來(lái)，煤的年消費(fèi)量增長(zhǎng)了來(lái)，煤的年消費(fèi)量增長(zhǎng)了4040倍。倍。 我國(guó)能源消

2、費(fèi)總量居世界第三。盡管我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了很大的我國(guó)能源消費(fèi)總量居世界第三。盡管我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，但仍沒(méi)有擺脫以煤為主的能源結(jié)構(gòu)。在我國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤約變化，但仍沒(méi)有擺脫以煤為主的能源結(jié)構(gòu)。在我國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤約占整個(gè)一次能源消耗的占整個(gè)一次能源消耗的75%75%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于石油、天然氣和水電。，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于石油、天然氣和水電。 煤是一種有機(jī)礦物的復(fù)雜聚合物，由于成煤年代和地址條件的差異，煤是一種有機(jī)礦物的復(fù)雜聚合物，由于成煤年代和地址條件的差異，決定了煤的物理化學(xué)特性的差異，在燃燒中則直接表現(xiàn)為燃燒性能的優(yōu)劣。決定了煤的物理化學(xué)特性的差異，在燃燒中則直接表現(xiàn)為燃燒

3、性能的優(yōu)劣。 國(guó)內(nèi)外對(duì)燃燒性質(zhì)的評(píng)價(jià)多采用工業(yè)分析所得的揮發(fā)分作為依據(jù)，雖國(guó)內(nèi)外對(duì)燃燒性質(zhì)的評(píng)價(jià)多采用工業(yè)分析所得的揮發(fā)分作為依據(jù)，雖能大體反映不同煤燃燒的難易程度，但應(yīng)用于劣質(zhì)煤時(shí)有較大的誤差。這能大體反映不同煤燃燒的難易程度，但應(yīng)用于劣質(zhì)煤時(shí)有較大的誤差。這是由于只有在煤巖組成相近情況下，揮發(fā)分才能作為燃燒特性的判定依據(jù)是由于只有在煤巖組成相近情況下，揮發(fā)分才能作為燃燒特性的判定依據(jù)22。采用單一指標(biāo)作為煤燃燒特性的判定依據(jù)，無(wú)法全面反映煤的著火。采用單一指標(biāo)作為煤燃燒特性的判定依據(jù)，無(wú)法全面反映煤的著火和燃燒這一復(fù)雜物理化學(xué)過(guò)程中氧氣擴(kuò)散、傳熱速度、升溫速度以及各物和燃燒這一復(fù)雜物理化學(xué)

4、過(guò)程中氧氣擴(kuò)散、傳熱速度、升溫速度以及各物理化學(xué)特性對(duì)著火和燃盡過(guò)程的影響。近年來(lái)，又提出了氫碳比、固定碳理化學(xué)特性對(duì)著火和燃盡過(guò)程的影響。近年來(lái)，又提出了氫碳比、固定碳與揮發(fā)分比以及其他一些指標(biāo)來(lái)表征煤燃燒性能的優(yōu)劣。與揮發(fā)分比以及其他一些指標(biāo)來(lái)表征煤燃燒性能的優(yōu)劣。目前，在我國(guó)的水泥行業(yè)中，特別是在干法水泥生產(chǎn)中，對(duì)煤目前，在我國(guó)的水泥行業(yè)中，特別是在干法水泥生產(chǎn)中，對(duì)煤的燃燒問(wèn)題給予了越來(lái)越多的關(guān)注。傳統(tǒng)方法中僅了解煤的工業(yè)分的燃燒問(wèn)題給予了越來(lái)越多的關(guān)注。傳統(tǒng)方法中僅了解煤的工業(yè)分析值和發(fā)熱量，即評(píng)價(jià)煤質(zhì)的指標(biāo)是：揮發(fā)分、水分、灰分、固定析值和發(fā)熱量，即評(píng)價(jià)煤質(zhì)的指標(biāo)是：揮發(fā)分、水分、

5、灰分、固定碳含量和發(fā)熱量，但經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)工業(yè)分析值和發(fā)熱量相近的煤，而碳含量和發(fā)熱量，但經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)工業(yè)分析值和發(fā)熱量相近的煤，而燃燒特性卻有很大區(qū)別的現(xiàn)象。燃燒特性卻有很大區(qū)別的現(xiàn)象。 為此我們通過(guò)煤的工業(yè)分析、發(fā)熱量的測(cè)定等傳統(tǒng)分析方法和為此我們通過(guò)煤的工業(yè)分析、發(fā)熱量的測(cè)定等傳統(tǒng)分析方法和熱失重分析、差熱分析等現(xiàn)代研究手段來(lái)研究煤的燃燒特性，從而熱失重分析、差熱分析等現(xiàn)代研究手段來(lái)研究煤的燃燒特性，從而達(dá)到合理選用燃料燃燒設(shè)備、合理利用資源、提高燃燒效率、降低達(dá)到合理選用燃料燃燒設(shè)備、合理利用資源、提高燃燒效率、降低生產(chǎn)消耗、現(xiàn)劣質(zhì)煤的有效利用的目的。生產(chǎn)消耗、現(xiàn)劣質(zhì)煤的有效利用的目的。 從

6、燃燒的角度來(lái)看，各種不同燃料均可歸納為兩種基本組成：可燃?xì)怏w從燃燒的角度來(lái)看，各種不同燃料均可歸納為兩種基本組成：可燃?xì)怏w如如h h2 2、coco及及cmhncmhn等固態(tài)炭等固態(tài)炭. . 燃燒是指燃料中的可燃物與空氣產(chǎn)生劇烈的氧化反應(yīng)，產(chǎn)生大量的熱量燃燒是指燃料中的可燃物與空氣產(chǎn)生劇烈的氧化反應(yīng)，產(chǎn)生大量的熱量并伴隨著有強(qiáng)烈的發(fā)光現(xiàn)象。并伴隨著有強(qiáng)烈的發(fā)光現(xiàn)象。 燃燒有兩種類型燃燒有兩種類型: : 普通的燃燒，亦即正常的燃燒觀象?？咳紵龑拥臒釟怏w傳質(zhì)傳熱給鄰近普通的燃燒，亦即正常的燃燒觀象?？咳紵龑拥臒釟怏w傳質(zhì)傳熱給鄰近的冷可燃?xì)怏w混合物層而進(jìn)行火焰的傳播。通常燃燒的火焰?zhèn)鞑ニ俣容^小，的冷

7、可燃?xì)怏w混合物層而進(jìn)行火焰的傳播。通常燃燒的火焰?zhèn)鞑ニ俣容^小，僅每秒幾米，燃燒時(shí)壓力變化較小，一般可視為等壓過(guò)程。僅每秒幾米，燃燒時(shí)壓力變化較小，一般可視為等壓過(guò)程。 爆炸性燃燒，系靠壓力波將冷的可燃?xì)怏w混合物加熱至著火溫度以上而爆炸性燃燒，系靠壓力波將冷的可燃?xì)怏w混合物加熱至著火溫度以上而燃燒，火焰?zhèn)鞑ニ俣却?，約為燃燒，火焰?zhèn)鞑ニ俣却?，約為10004000m/s10004000m/s。通常是在高壓、高溫下進(jìn)行。通常是在高壓、高溫下進(jìn)行。 一般窯爐中燃料的燃燒，屬于普通的（正常的）燃燒。一般窯爐中燃料的燃燒，屬于普通的（正常的）燃燒。發(fā)熱量發(fā)熱量：?jiǎn)挝毁|(zhì)量或體積的燃料完全燃燒，當(dāng)燃燒產(chǎn)物冷卻到

8、燃燒：?jiǎn)挝毁|(zhì)量或體積的燃料完全燃燒，當(dāng)燃燒產(chǎn)物冷卻到燃燒 前的前的溫度時(shí)所放出的熱量稱為燃料的發(fā)熱量或熱值，單位為溫度時(shí)所放出的熱量稱為燃料的發(fā)熱量或熱值，單位為kjkjkgkg（kj/nmkj/nm3 3）或或mjmjkgkg（mjmjnmnm3 3）。）。 高位發(fā)熱量高位發(fā)熱量qgr,pqgr,p（定壓高位發(fā)熱量，（定壓高位發(fā)熱量，gross constant pressuregross constant pressure）是燃料）是燃料完全燃燒，并當(dāng)燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣全部凝結(jié)為水的所放出的熱量；完全燃燒，并當(dāng)燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣全部凝結(jié)為水的所放出的熱量；低位發(fā)熱量低位發(fā)熱量qnet,pq

9、net,p （定壓低位發(fā)熱量，（定壓低位發(fā)熱量，net constant pressurenet constant pressure）則是用）則是用燃料完全燃燒后，其燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣仍以氣態(tài)存在時(shí)所放出的熱量。燃料完全燃燒后，其燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣仍以氣態(tài)存在時(shí)所放出的熱量。為方便表示，在此我們將為方便表示，在此我們將qgr,pqgr,p表示為表示為qgrqgr, ,將將qnet,pqnet,p表示為表示為qnetqnet。常用礦物燃料的分類常用礦物燃料的分類種類種類天然燃料天然燃料人工燃料人工燃料固體燃料固體燃料泥煤、褐煤、煙泥煤、褐煤、煙煤、無(wú)煙煤、油煤、無(wú)煙煤、油頁(yè)巖、木柴頁(yè)巖、木柴焦炭

10、、粉煤焦炭、粉煤液體燃料液體燃料石油石油汽油、煤油、柴油、汽油、煤油、柴油、重油、渣油等重油、渣油等氣體燃料氣體燃料天然氣、石油拌天然氣、石油拌氣、礦井氣氣、礦井氣高爐煤氣、發(fā)生爐高爐煤氣、發(fā)生爐煤氣、煉焦?fàn)t煤氣、煤氣、煉焦?fàn)t煤氣、地下氣化煤氣等地下氣化煤氣等 燃料的組成及表示方法，隨燃料種類的不同而不同。燃料的組成及表示方法，隨燃料種類的不同而不同。 常用元素分析法和工業(yè)分析法來(lái)表示固體、液體燃料常用元素分析法和工業(yè)分析法來(lái)表示固體、液體燃料 的化學(xué)的化學(xué)組成。組成。 根據(jù)元素分析法，煤中物質(zhì)是由碳（根據(jù)元素分析法，煤中物質(zhì)是由碳（c c）、氫）、氫( (h h）、氧（）、氧（o o）、）、

11、硫（硫（s s）、氮（）、氮（n n）五種元素及灰份（）五種元素及灰份（a a）和水分（）和水分（m m）組成。）組成。 工業(yè)分析組成包括水分（工業(yè)分析組成包括水分（m m）、灰分（）、灰分（a a）、揮發(fā)分（）、揮發(fā)分（v v）和固）和固定碳（定碳（fcfc）（）（fixed carbonfixed carbon）四種成分，其總量為）四種成分，其總量為100100。 表示煤組成的常用基準(zhǔn)表示煤組成的常用基準(zhǔn)1 1）收到基（）收到基（as receivedas received）：指使用單位收到的煤的組成，也即是實(shí)際使）：指使用單位收到的煤的組成，也即是實(shí)際使用的煤的組成。在各組成的右下角以用

12、的煤的組成。在各組成的右下角以“arar”表示。表示。 marmarvarvarfcarfcar十十a(chǎn)araar=100%=100% 2 2）空干基（）空干基（air dryair dry）：指分析實(shí)驗(yàn)室里所用的空氣干燥煤樣的組成（將）：指分析實(shí)驗(yàn)室里所用的空氣干燥煤樣的組成（將煤樣在煤樣在2020和相對(duì)濕度和相對(duì)濕度7070的空氣下連續(xù)干燥的空氣下連續(xù)干燥1 1小時(shí)后質(zhì)量變化不超過(guò)小時(shí)后質(zhì)量變化不超過(guò)0.1%0.1%，即認(rèn)為已達(dá)到空氣干燥狀態(tài)。此時(shí)煤中水分已與大氣達(dá)到平，即認(rèn)為已達(dá)到空氣干燥狀態(tài)。此時(shí)煤中水分已與大氣達(dá)到平衡）。在各組成的右下角以衡）。在各組成的右下角以“ad”ad”表示。表

13、示。 madmadvadvadfcadfcadaadaad=100=100 表示煤組成的常用基準(zhǔn)表示煤組成的常用基準(zhǔn)3 3）干燥基（）干燥基（drydry）：指絕對(duì)干燥的煤的組成。這種基準(zhǔn)不受煤在開(kāi)采、運(yùn)輸）：指絕對(duì)干燥的煤的組成。這種基準(zhǔn)不受煤在開(kāi)采、運(yùn)輸和貯存過(guò)程中水分變動(dòng)的影響，能比較穩(wěn)定地反映成批貯存煤的真實(shí)組成，和貯存過(guò)程中水分變動(dòng)的影響，能比較穩(wěn)定地反映成批貯存煤的真實(shí)組成，在各組成的右下角以在各組成的右下角以“d”d”表示。表示。 4 4）干燥無(wú)灰基（）干燥無(wú)灰基（dry ash freedry ash free）：指假想的無(wú)水無(wú)灰的煤的組成，由于煤的）：指假想的無(wú)水無(wú)灰的煤的組

14、成，由于煤的灰分在開(kāi)采、運(yùn)輸或洗煤過(guò)程中要發(fā)生變化，故除去灰分和水分后的煤組灰分在開(kāi)采、運(yùn)輸或洗煤過(guò)程中要發(fā)生變化，故除去灰分和水分后的煤組成，可排除外界條件的影響。該基準(zhǔn)在各組成的右下角以成，可排除外界條件的影響。該基準(zhǔn)在各組成的右下角以“dafdaf”表示。表示。 不同基準(zhǔn)之間的換算不同基準(zhǔn)之間的換算已知的基所要換算的基收到基空氣干燥基干燥基干燥無(wú)灰基收到基1(100-mad)/(100-mar)100/(100-mar)100/(100-mar-aar)空氣干燥基(100-mar)/(100-mad)1100/(100-mad)100/ (100-mad-aad)干燥基(100-mar)

15、/100(100-mad)/1001100/(100-ad)干燥無(wú)灰基(100-mar-aar)/100(100-mad-aad)/100(100-ad)/1001 工業(yè)分析組成并不是燃料的原始組成，而是在一定條件下，用加工業(yè)分析組成并不是燃料的原始組成，而是在一定條件下，用加熱的方法將燃料中極為復(fù)雜的成分加以分解和轉(zhuǎn)化而得到的。熱的方法將燃料中極為復(fù)雜的成分加以分解和轉(zhuǎn)化而得到的。 根據(jù)工業(yè)分析組成，就可以初步判斷燃料的種類、性質(zhì)和工業(yè)用根據(jù)工業(yè)分析組成，就可以初步判斷燃料的種類、性質(zhì)和工業(yè)用途。工業(yè)分析是動(dòng)力燃料成分分析的一個(gè)重要項(xiàng)目。途。工業(yè)分析是動(dòng)力燃料成分分析的一個(gè)重要項(xiàng)目。 通常，

16、將空氣干燥后煤樣放在烘箱中在通常，將空氣干燥后煤樣放在烘箱中在102102105105下加熱至干燥下加熱至干燥狀態(tài)，這樣失去的水分被稱為內(nèi)在水分或固有水分。狀態(tài)，這樣失去的水分被稱為內(nèi)在水分或固有水分。取出稱量，若水取出稱量，若水分分 2 % 2 % 不進(jìn)行檢查性干燥，否則需進(jìn)行檢查性干燥，步驟是將樣不進(jìn)行檢查性干燥，否則需進(jìn)行檢查性干燥，步驟是將樣品重新放入干燥箱中烘干，每次品重新放入干燥箱中烘干，每次3030分鐘，再稱量，直至恒重（即質(zhì)量分鐘，再稱量，直至恒重（即質(zhì)量減少小于減少小于0.0010.001克或增重）為止。以增重前的一次稱量結(jié)果來(lái)計(jì)算水克或增重）為止。以增重前的一次稱量結(jié)果來(lái)計(jì)

17、算水分。分。 灰分（灰分（a a）是指煤在）是指煤在815815燃燒后的殘留物，是煤中礦物質(zhì)的燃燒后的殘留物，是煤中礦物質(zhì)的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。（若灰分轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。（若灰分 15% 15% 不進(jìn)行檢查灼燒，否則需進(jìn)行檢查性不進(jìn)行檢查灼燒，否則需進(jìn)行檢查性灼燒，步驟是將樣品重新放入馬弗爐中灼燒，每次灼燒，步驟是將樣品重新放入馬弗爐中灼燒，每次2020分鐘，再稱分鐘，再稱量，直至恒重（即質(zhì)量減少小于量，直至恒重（即質(zhì)量減少小于0.0010.001克或增重）為止。以增重前克或增重）為止。以增重前的一次稱量結(jié)果來(lái)計(jì)算灰分。）的一次稱量結(jié)果來(lái)計(jì)算灰分。） 揮發(fā)分（揮發(fā)分（v v）是指在隔絕空氣的條件下，將煤加熱到）

18、是指在隔絕空氣的條件下，將煤加熱到900900保溫保溫7 7分鐘，從煤中有機(jī)質(zhì)分解出來(lái)的氣體產(chǎn)物。分鐘，從煤中有機(jī)質(zhì)分解出來(lái)的氣體產(chǎn)物。主要儀器設(shè)備主要儀器設(shè)備 測(cè)量原理：煤發(fā)熱量的測(cè)定原理很簡(jiǎn)單，即設(shè)法測(cè)定一定量試樣測(cè)量原理：煤發(fā)熱量的測(cè)定原理很簡(jiǎn)單，即設(shè)法測(cè)定一定量試樣在完全燃燒時(shí)放出的熱量。目前常用的是伯斯路特于在完全燃燒時(shí)放出的熱量。目前常用的是伯斯路特于18811881年發(fā)明的氧年發(fā)明的氧彈方法，把一定量的試樣放在密閉的充氧彈筒（俗稱氧彈）中完全燃彈方法，把一定量的試樣放在密閉的充氧彈筒（俗稱氧彈）中完全燃燒。氧彈置于盛水的內(nèi)筒中，并被水完全浸沒(méi)。根據(jù)內(nèi)筒水溫的升高，燒。氧彈置于盛水

19、的內(nèi)筒中，并被水完全浸沒(méi)。根據(jù)內(nèi)筒水溫的升高，計(jì)算出試樣的發(fā)熱量。計(jì)算出試樣的發(fā)熱量。 由于測(cè)定時(shí)，試樣完全燃燒放出的熱量不僅被水吸收，亦被彈筒由于測(cè)定時(shí)，試樣完全燃燒放出的熱量不僅被水吸收，亦被彈筒自身、內(nèi)筒、攪拌器和量熱溫度計(jì)等裝置吸收，這些裝置統(tǒng)稱為量熱自身、內(nèi)筒、攪拌器和量熱溫度計(jì)等裝置吸收，這些裝置統(tǒng)稱為量熱系統(tǒng)。該量熱系統(tǒng)本身具有熱容量（亦稱水當(dāng)量），需用已知標(biāo)準(zhǔn)發(fā)系統(tǒng)。該量熱系統(tǒng)本身具有熱容量（亦稱水當(dāng)量），需用已知標(biāo)準(zhǔn)發(fā)熱量的物質(zhì)（如苯鉀酸）進(jìn)行標(biāo)定，求出該系統(tǒng)的儀器常數(shù)。熱量的物質(zhì)（如苯鉀酸）進(jìn)行標(biāo)定，求出該系統(tǒng)的儀器常數(shù)。主要的儀器設(shè)備主要的儀器設(shè)備1. 1. 煤粉的熱解特

20、性煤粉的熱解特性 煤的熱解是指煤在加熱過(guò)程中釋放出氣體（揮發(fā)分）的過(guò)程。煤的熱解是指煤在加熱過(guò)程中釋放出氣體（揮發(fā)分）的過(guò)程。 熱解研究應(yīng)包括兩個(gè)方面：氣態(tài)成分的生成過(guò)程和固態(tài)成分的孔隙熱解研究應(yīng)包括兩個(gè)方面：氣態(tài)成分的生成過(guò)程和固態(tài)成分的孔隙結(jié)構(gòu)及形態(tài)變化。結(jié)構(gòu)及形態(tài)變化。 通常所談到的煤的熱解特性僅指揮發(fā)分的析出特性。通常所談到的煤的熱解特性僅指揮發(fā)分的析出特性。 實(shí)驗(yàn)證明實(shí)驗(yàn)證明 1.400 1.400之前，基本上只有之前，基本上只有coco2 2析出析出 2.2.在在在在400400600600，c c2 2h h4 4、c c2 2h h6 6、coco、chch4 4和和h h2

21、2相繼達(dá)到最大值，同時(shí)相繼達(dá)到最大值，同時(shí)焦油也在形成；焦油也在形成； 3.3.在在600600以后主要是以后主要是h h2 2和和coco析出，并達(dá)到最大值。析出，并達(dá)到最大值。 4.4.通常工業(yè)生產(chǎn)中所用到的揮發(fā)分含量是煤的工業(yè)分析揮發(fā)分含量，通常工業(yè)生產(chǎn)中所用到的揮發(fā)分含量是煤的工業(yè)分析揮發(fā)分含量，它是按我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，將干燥的煤樣放在有蓋坩堝內(nèi)，在它是按我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，將干燥的煤樣放在有蓋坩堝內(nèi)，在9009001010的馬弗爐中加熱的馬弗爐中加熱7min7min，煤樣所失去的重量。，煤樣所失去的重量。 2 2 煤粉的著火特性煤粉的著火特性 以煤著火機(jī)理研究、煤粉的著火特性實(shí)驗(yàn)研究及評(píng)判以煤

22、著火機(jī)理研究、煤粉的著火特性實(shí)驗(yàn)研究及評(píng)判為主要內(nèi)容為主要內(nèi)容 煤粉著火機(jī)理的研究已有長(zhǎng)達(dá)一個(gè)多世紀(jì)的歷程，其煤粉著火機(jī)理的研究已有長(zhǎng)達(dá)一個(gè)多世紀(jì)的歷程，其中一個(gè)主要的爭(zhēng)論是中一個(gè)主要的爭(zhēng)論是, ,煤的著火是均相還是非均相的。煤的著火是均相還是非均相的。 均相著火均相著火: :一般是指煤中的揮發(fā)分熱解、聚積到一定程一般是指煤中的揮發(fā)分熱解、聚積到一定程度發(fā)生的著火。度發(fā)生的著火。 非均相著火非均相著火: :是指氧氣擴(kuò)散到焦炭表面，直接與顆粒發(fā)是指氧氣擴(kuò)散到焦炭表面，直接與顆粒發(fā)生反應(yīng)而著火。生反應(yīng)而著火。 3 3煤粉的燃盡特性煤粉的燃盡特性 焦炭的非均相燃燒過(guò)程控制著煤粉燃燒的總速度，焦炭的非

23、均相燃燒過(guò)程控制著煤粉燃燒的總速度，為國(guó)內(nèi)外學(xué)者所關(guān)注。為國(guó)內(nèi)外學(xué)者所關(guān)注。 研究?jī)?nèi)容：碳與氧的反應(yīng)機(jī)理和燃燒反應(yīng)速度。對(duì)研究?jī)?nèi)容：碳與氧的反應(yīng)機(jī)理和燃燒反應(yīng)速度。對(duì)于碳與氧于碳與氧 的反應(yīng)機(jī)理，一般認(rèn)為碳與氧反應(yīng)時(shí)一氧化的反應(yīng)機(jī)理，一般認(rèn)為碳與氧反應(yīng)時(shí)一氧化碳和二氧化碳都是其主要產(chǎn)物，兩種產(chǎn)物之比隨溫度碳和二氧化碳都是其主要產(chǎn)物，兩種產(chǎn)物之比隨溫度上升而增加，并與碳的種類有關(guān)。煤焦的燃燒速度取上升而增加，并與碳的種類有關(guān)。煤焦的燃燒速度取決于焦的化學(xué)反應(yīng)速度和氣流的擴(kuò)散速度決于焦的化學(xué)反應(yīng)速度和氣流的擴(kuò)散速度 4 4著火點(diǎn)及著火方式的確定著火點(diǎn)及著火方式的確定 著火點(diǎn)的確定著火點(diǎn)的確定：將熱

24、天平置于一封閉爐中，加熱爐緩慢升溫，記錄爐內(nèi)：將熱天平置于一封閉爐中，加熱爐緩慢升溫，記錄爐內(nèi)分別為空氣及氮?dú)馇闆r下煤（煤焦）的失重曲線。將這兩條曲線畫(huà)在一分別為空氣及氮?dú)馇闆r下煤（煤焦）的失重曲線。將這兩條曲線畫(huà)在一個(gè)圖中，則當(dāng)曲線出現(xiàn)分離點(diǎn)時(shí)就表明顆粒著火了（即焦炭著火了）。個(gè)圖中，則當(dāng)曲線出現(xiàn)分離點(diǎn)時(shí)就表明顆粒著火了（即焦炭著火了）。 著火方式判斷著火方式判斷：均相著火還是非均相著火、聯(lián)合著火方式的確定。：均相著火還是非均相著火、聯(lián)合著火方式的確定。 5. 5. 燃盡動(dòng)力學(xué)參數(shù)的確定燃盡動(dòng)力學(xué)參數(shù)的確定 將各煤樣制成顆粒直徑將各煤樣制成顆粒直徑1000m-5000m1000m-5000m

25、的圓球，在的圓球，在105105下烘干下烘干1 1小小時(shí)放入帶蓋坩堝，再于時(shí)放入帶蓋坩堝，再于850850無(wú)氧狀態(tài)下加熱至恒重，得到煤焦，放入干無(wú)氧狀態(tài)下加熱至恒重，得到煤焦，放入干燥器內(nèi)備用，同時(shí)測(cè)得各煤焦密度燥器內(nèi)備用，同時(shí)測(cè)得各煤焦密度cc。將爐溫設(shè)置在。將爐溫設(shè)置在850850，爐內(nèi)氣氛，爐內(nèi)氣氛為自然空氣，高溫進(jìn)樣測(cè)得各煤焦重量與時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)燃燒產(chǎn)物為自然空氣，高溫進(jìn)樣測(cè)得各煤焦重量與時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)燃燒產(chǎn)物重量變化量在重量變化量在300300秒內(nèi)均少于秒內(nèi)均少于0.5%0.5%時(shí)時(shí), ,認(rèn)為實(shí)驗(yàn)結(jié)束。認(rèn)為實(shí)驗(yàn)結(jié)束。6. 6. 特性指數(shù)的確定特性指數(shù)的確定 華中理工大學(xué)孫學(xué)信

26、揮發(fā)份釋放特性指數(shù)華中理工大學(xué)孫學(xué)信揮發(fā)份釋放特性指數(shù)d d和煤的燃燒特性和煤的燃燒特性指數(shù)指數(shù)s s，即：，即：3/1ma xm a x)/(ttd td wdvhimeanttdtdwdtdws2max)/()/( 式中：式中：(dw/dt)vmax(dw/dt)vmax 為揮發(fā)分最大釋放速度為揮發(fā)分最大釋放速度,tmax,tmax為其對(duì)為其對(duì)應(yīng)的溫度；應(yīng)的溫度； t t1/31/3是是(dw/dt)v/(dw/dt)vmax(dw/dt)v/(dw/dt)vmax=1/3=1/3時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度區(qū)間。時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度區(qū)間。 (dw/dt)max(dw/dt)max為煤的最大燃燒速度為煤的最大燃燒

27、速度, (dw/dt)mean, (dw/dt)mean為平均燃為平均燃燒速度，燒速度，titi為著火溫度，為著火溫度，thth為燃盡時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度。為燃盡時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度。6. 特性指數(shù)的確定特性指數(shù)的確定清華大學(xué)的付維標(biāo)等提出煤粉著火特性的指數(shù)清華大學(xué)的付維標(biāo)等提出煤粉著火特性的指數(shù)fzfz，即：，即：100)(2adadadfcmvfz清華大學(xué)韓洪樵提出煤的綜合可燃性指標(biāo)清華大學(xué)韓洪樵提出煤的綜合可燃性指標(biāo)s s：5 . 05 . 1max10max)/()/(fttdtdwdtdws 7 7實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方法 (1)(1)熱失重分析法（煤燃燒實(shí)驗(yàn)熱失重分析法（煤燃燒實(shí)驗(yàn)3 3） 又稱熱天平法。煤的燃燒過(guò)程是又稱熱天平法。煤的燃燒過(guò)程是一個(gè)重量損失過(guò)程，因此通過(guò)分析一個(gè)重量損失過(guò)程，因此通過(guò)分析失重失重- -溫度或失重溫度或失重- -時(shí)間曲線可以獲時(shí)間曲線可以獲得許多煤燃燒的信息。得許多煤燃燒的信息。(2)(2)差熱分析法差熱分析法 （煤燃燒實(shí)驗(yàn)（煤燃燒實(shí)驗(yàn)4 4） 差熱分析的基本原理是：差熱分析的基本原理是： 差熱分析是把試樣與參比物質(zhì)，置于差差熱分析是把試樣與參比物質(zhì)，置于差熱電偶的熱端所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)樣品座內(nèi)，在同熱電偶