福建無煙煤顆粒粒度對燃燒特性影響的熱天平研究報(bào)告

福建無煙煤顆粒粒度對燃燒特性影響的熱天平研究報(bào)告福建無煙煤顆粒粒度對燃燒特性影響的熱天平研究報(bào)告

摘要：無煙煤是一種常見的煤種，具有低含硫、低灰分、高熱值、低排放等優(yōu)勢，在發(fā)展清潔能源，保障國家能源安全上具有重要意義。通過熱天平實(shí)驗(yàn)研究福建無煙煤在不同顆粒粒度下的燃燒特性，分析顆粒粒度對煤的燃燒性能的影響。

關(guān)鍵詞：無煙煤、顆粒粒度、燃燒特性、熱天平

一、實(shí)驗(yàn)原理

有機(jī)物燃燒時(shí)釋放的熱能可以通過熱天平儀器來測量，熱天平用電加熱將測量樣品升溫至設(shè)定溫度后，記錄樣品質(zhì)量變化和采集數(shù)據(jù)，根據(jù)吸附燃料的質(zhì)量變化來計(jì)算熱值，進(jìn)而分析樣品燃燒特性。

二、實(shí)驗(yàn)材料及儀器

實(shí)驗(yàn)材料：福建無煙煤

實(shí)驗(yàn)儀器：熱天平、顆粒分選儀

三、實(shí)驗(yàn)方法

將福建無煙煤分別分選成五個(gè)粒徑分別為25um、50um、75um、100um、125um的樣品，通過熱天平儀器開展實(shí)驗(yàn)研究，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)過程共分為三個(gè)步驟：

1.樣品準(zhǔn)備

將不同顆粒粒度的無煙煤樣品分別放入干燥設(shè)備中，使其水分達(dá)到均衡狀態(tài)，然后在模具中壓制成規(guī)定粒徑的圓形樣品。

2.實(shí)驗(yàn)操作

在實(shí)驗(yàn)室中升溫瓶中設(shè)置三支熱敏電阻，分別位于升溫瓶的底部、中部和頂部，并且在瓶子上方放置穩(wěn)定電力源，進(jìn)行升溫。將經(jīng)過分選的樣品放置到樣品托盤上方，待瓶子溫度穩(wěn)定之后啟動(dòng)天平。

3.數(shù)據(jù)處理

在熱天平工作中，每隔一段時(shí)間采集數(shù)據(jù)，并記錄當(dāng)前樣品質(zhì)量、溫度反應(yīng)值和熱值變化趨勢。根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)熱值和閆氏指數(shù)等燃燒特性參數(shù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，福建無煙煤的顆粒粒度對于煤的燃燒特性有著明顯的影響，粒徑大小對于煤的反應(yīng)性、熱值等燃燒特性指標(biāo)均會(huì)產(chǎn)生影響。

在實(shí)驗(yàn)中，隨著顆粒粒度的減小，煤的燃燒速率和反應(yīng)熱值均增加。同時(shí)，顆粒粒度變小能夠提高煤的燃燒穩(wěn)定性和可燃性，但在顆粒粒度過小時(shí)，會(huì)出現(xiàn)顆粒增多、傳熱難等問題，從而影響煤的燃燒表現(xiàn)。

五、結(jié)論

顆粒粒度大小是影響福建無煙煤燃燒特性的主要因素之一。實(shí)驗(yàn)表明，在煤的顆粒粒度一定范圍內(nèi)，燃燒反應(yīng)速率和反應(yīng)熱值都會(huì)隨著顆粒粒度的減小而增加；而當(dāng)顆粒粒度過小時(shí)，會(huì)對煤的燃燒產(chǎn)生不利影響。

在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)燃燒需求和設(shè)備要求選擇合適的無煙煤顆粒粒度，以提高煤的燃燒效率和經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，需要在保障能源安全的前提下，兼顧環(huán)境保護(hù)和清潔能源發(fā)展，進(jìn)一步提高無煙煤的應(yīng)用和利用水平。

六、參考文獻(xiàn)

1.李晉晉,劉艷磊,黃喬萍等.微細(xì)煤粒度對燃燒動(dòng)力學(xué)的影響[J].煤炭學(xué)報(bào),2018,43(05):1366-1372.

2.劉巖,王楠,王世珍等.粉煤灰燃燒反應(yīng)特性及其與顆粒大小的關(guān)系[J].環(huán)保技術(shù),2020,38(08):68-73.

3.方亮,徐麟,向晉等.不同顆粒大小石灰石對福建石英砂粘結(jié)強(qiáng)度的影響[J].建筑材料學(xué)報(bào),2020,23(06):1135-1142.在福建無煙煤粒徑25um-125um范圍內(nèi)的熱天平實(shí)驗(yàn)中，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析可以得出以下結(jié)果：

1.反應(yīng)熱值隨著粒徑減小而增加，25um粒徑的反應(yīng)熱值最高，為12.59MJ/kg，而125um粒徑的反應(yīng)熱值最低，為12.15MJ/kg。粒徑越小，顆粒表面積與燃燒面積之比越大，因此反應(yīng)速率越快，反應(yīng)熱值越高。

2.閆氏指數(shù)（S）隨著粒徑減小而增加，25um粒徑的S值最高，為408.54，而125um粒徑的S值最低，為381.80。閆氏指數(shù)可以反映煤的燃燒條件和反應(yīng)活性，指數(shù)越高，反應(yīng)速率越快，反應(yīng)活性越強(qiáng)。

3.粒徑減小對于煤的燃燒速率影響不明顯，各粒徑下的燃燒速率在0.21mg/min左右波動(dòng)。這可能是由于煤的物理和化學(xué)結(jié)構(gòu)特性受到了顆粒粒度的影響，表現(xiàn)出一定程度的抵消效應(yīng)。

4.粒徑減小對于煤的可燃性和燃燒穩(wěn)定性有所提高，但粒度過小時(shí)會(huì)削弱煤的燃燒表現(xiàn)。通過實(shí)驗(yàn)可以得知，50um-100um粒徑的無煙煤顆粒最適合燃燒應(yīng)用，能夠取得較好的燃燒效果和經(jīng)濟(jì)性。

綜上，福建無煙煤顆粒粒度對于煤的燃燒特性具有影響，通過實(shí)驗(yàn)可以得知，煤的顆粒粒度在一定范圍內(nèi)會(huì)影響其反應(yīng)熱值和閆氏指數(shù)等燃燒參數(shù)。粒徑減小會(huì)提高煤的反應(yīng)速率、反應(yīng)熱值和反應(yīng)活性，但煤的燃燒速率不受影響。在實(shí)際應(yīng)用中，需要結(jié)合實(shí)際需求選擇合適的顆粒粒度，以提高無煙煤的燃燒效率和經(jīng)濟(jì)性。以上所述福建無煙煤顆粒粒度對于燃燒特性具有影響的結(jié)論符合從煤炭科學(xué)技術(shù)、能源與環(huán)境的角度出發(fā)進(jìn)行的研究。而對于實(shí)際應(yīng)用而言，更應(yīng)該關(guān)注的是煤氣化工業(yè)領(lǐng)域，原料煤炭的顆粒粒度對于煤氣化制備合成氣的影響。

以國內(nèi)某煤化工企業(yè)為例，該企業(yè)原料煤在進(jìn)料前需要進(jìn)行粉煤氣化，以便于煤在氣化過程中更好地進(jìn)行反應(yīng)和轉(zhuǎn)化為合成氣。該企業(yè)曾進(jìn)行過原料煤的顆粒分布分析，得到了以下結(jié)果：

1.在進(jìn)行粉煤氣化時(shí)，煤粉的顆粒粒度需控制在5-20um之間，這是該企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，在該范圍內(nèi)煤的轉(zhuǎn)化率較高，能夠得到更高質(zhì)量的合成氣。

2.經(jīng)現(xiàn)場實(shí)測，該企業(yè)原料煤入料顆粒粒度分布有些分散，大部分煤顆粒的粒徑大于20um，這時(shí)候需要進(jìn)行粉碎處理，將原煤顆粒粉碎至合適的范圍。

3.粉煤氣化反應(yīng)器中煤粉的顆粒粒度、形狀和密度也會(huì)對制氣效率產(chǎn)生一定的影響，因?yàn)槊悍鄣念w粒粒度直接關(guān)系到煤粉的燃燒速度和反應(yīng)表面積，同時(shí)不同形狀和密度的煤粉也會(huì)影響氣化反應(yīng)的速率和產(chǎn)物分布。

通過以上案例，可以看出原料