淮北礦區(qū)高灰分煤活化燃燒特性及機(jī)理分析.pdf

1、安徽淮北礦業(yè)集團(tuán)年產(chǎn)原煤3000余萬(wàn)噸，在煤炭的開(kāi)采、選洗、加工利用等過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的高灰分煤（灰分＞30％）、煤矸石等劣質(zhì)煤。這些劣質(zhì)煤因其低揮發(fā)分、高灰分、難燃燒等特點(diǎn)，作為燃料單獨(dú)燃燒時(shí)往往燃燒難度大，燃燒不完全，形成較為嚴(yán)重的資源浪費(fèi)及環(huán)境污染問(wèn)題。因此，如何綜合高效利用這些劣質(zhì)煤，無(wú)論是從國(guó)家能源戰(zhàn)略角度，還是從企業(yè)的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益角度都具有十分重要的意義。
　　高灰分煤的活化燃燒，是提高其燃燒效率的重要途徑之一

2、，但由于各地煤性質(zhì)的差異，其催化燃燒效果也大不相同。為提高淮北礦區(qū)高灰分煤的燃燒效率，實(shí)驗(yàn)選取淮北臨渙選煤廠的高灰分無(wú)煙煤作為研究對(duì)象，利用熱重分析法，研究MnO2、Fe2O3和 K2CO3對(duì)高灰分無(wú)煙煤燃燒特性的影響，分析不同含量催化劑下無(wú)煙煤的燃燒特性參數(shù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)MnO2、Fe2O3和K2CO3均可提高高灰分無(wú)煙煤著火指數(shù)、燃盡指數(shù)、降低無(wú)煙煤的著火溫度；氧彈燃燒實(shí)驗(yàn)表明，燃煤催化劑均可增大無(wú)煙煤的放熱量，從而提高煤粉的利用效率。

3、為解釋燃煤催化劑的作用機(jī)理，采用 X射線衍射儀（XRD）對(duì)不同催化燃燒時(shí)刻下的燃燒殘余物進(jìn)行衍射分析，發(fā)現(xiàn) Fe2O3和 K2CO3催化燃燒反應(yīng)過(guò)程中催化劑及其衍生物之間會(huì)相互轉(zhuǎn)化，能夠促進(jìn)催化燃燒過(guò)程中氧的轉(zhuǎn)移，MnO2催化煤粉燃燒主要是因?yàn)槭軣岱懦鲅?。?duì)催化燃燒反應(yīng)過(guò)程中未燃煤粉進(jìn)行傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，燃煤催化劑能夠催化煤粉中的芳香族化合物等大分子的裂解，增大了小分子有機(jī)質(zhì)的釋放量。Fe2O3催化燃燒的氮

4、吸附實(shí)驗(yàn)表明，F(xiàn)e2O3的加入能夠提高固定碳燃燒過(guò)程中的比表面積；對(duì)催化燃燒灰渣進(jìn)行掃描電子顯微（SEM），發(fā)現(xiàn)燃煤催化劑能夠加重?zé)o煙煤的燃燒程度。催化燃燒反應(yīng)中最為直接的效果是降低煤粉的著火溫度，實(shí)驗(yàn)以臨渙選煤廠的煙煤為研究對(duì)象，分析催化劑（K2CO3）含量，反應(yīng)氣氛中氧氣的濃度，程序升溫速率等實(shí)驗(yàn)條件對(duì)煙煤著火溫度的影響，結(jié)果表明催化劑含量對(duì)著火溫度影響很大，催化劑含量過(guò)多或者是過(guò)少都對(duì)催化效果產(chǎn)生不良影響；實(shí)驗(yàn)條件對(duì)催化燃燒影響較

5、大：升溫速率越快，著火溫度越低；反應(yīng)氣氛中氧氣濃度越大，煙煤著火溫度越低。
　　最后，結(jié)合臨渙矸石電廠的實(shí)際應(yīng)用情況，利用熱重分析法研究臨渙選煤廠不同質(zhì)量配比下煤矸石與洗中煤的混合燃燒特性，分析混合燃燒特性參數(shù);利用Coats—Redfern積分法對(duì)燃燒過(guò)程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行擬合，計(jì)算燃燒反應(yīng)活化能及頻率因子等動(dòng)力學(xué)參數(shù)，結(jié)果表明混合比對(duì)燃燒特性參數(shù)影響很大，對(duì)于燃燒過(guò)程放熱特性影響不大。混合比對(duì)燃燒反應(yīng)活化能影響很大，但并不隨著