几种含铁化合物对煤燃烧特性的影响

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西安交通大学学报第!"卷

第!"卷第#期

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西安交通大学学报

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!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!文章编号：（$%%%）%$=!>#?@.%#%%$%%=!!

几种含铁化合物对煤燃烧特性的影响

刘艳华，车得福，李荫堂，惠世恩，徐通模

（西安交通大学，@A%%"#，西安）

摘要：利用热重差热热重微分仪实验研究了几种含铁化合物，如-;B8!、-;B8$和-;$’!等对煤燃!!

烧特性的影响9结果表明，含铁化合物能够改变煤的燃烧特性，不同种类的含铁化合物对煤燃烧特性的影响不同9-;B8!和-;B8$能够提高煤燃烧过程低温段的燃烧反应速率，其机理是-;B8!和-;B8$起催化剂的作用，改变了燃烧过程化学反应的动力学参数，从而加快了煤的燃烧速率9-;B8!和-;C对煤的燃烧过程影响不B8$的催化能力随其在煤中含量的增加而增强9-;$’!是比较稳定的组分，大9

关键词：氯化亚铁；氯化铁；煤燃烧；氧化铁中图分类号：.A!A9A

文献标识码：+

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（.D0EF&DE7G7FH(FDI;JKDGL，.D0EF@A%%"#，BMDFE）

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［AZ"］

烧、降低污染物排放的有效方法9热重仪是作为

［"，=］

煤的燃烧及其污染物控制等研究的重要工具，

本文利用热重差热热重微分仪实验研究了含铁化!!物-;B8!、-;B8$和-;$’!对铜川煤的燃烧特性的影响，对改善炉内燃料燃烧、降低污染物生成的新途径进行了探索，并对其反应机理进行了初步的理论探讨9

收稿日期：$%%%女，能源与动力工程学院建筑环境与设备系，副教授9%$$A9作者简介：刘艳华，A#[!年=月生，!!

基金项目：国家重点基础研究专项经费资助项目（2A###%$$$A%）；西安交通大学科学研究基金资助项目9

万方数据

第@期刘艳华，等：几种含铁化合物对煤燃烧特性的影响

［6］

应过程，反应方程如下

)!

!实验装置和实验方法

实验是在热重差热热重微分仪中进行，实验!!

系统以及实验所用铜川煤的工业分析及元素分析结果见文献［"］将一定比例的添加剂加入煤#实验前，中充分混合制得煤样，所用添加剂有$%&’(、$%&’)和

添加剂与煤充分混合且放置+,后进行燃烧$%)*(，

实验#每次实验的取样量为)-./，燃烧室内无参比（!）"&>(*))&*>)&*)

在燃烧过程中，煤中的碳成分同时被氧化为&*和燃烧过程最剧烈之时，也是&*和&*)大量生&*)，

成之时#本实验中&*体积分数的曲线峰温为6--差热曲线峰温也约为6--1，就证实了这一1左右，

点#因此，监测煤燃烧过程烟气中&*的排放量也可以掌握燃料的燃烧状况#图"给出了烟气中&*体?!(--1

物，室内气氛为流动空气，实验的温度范围为室温0!---1，

升温速度取)-12.34和(-12.34#)

实验结果及分析

!#"

含铁化合物对煤燃烧特性的影响

图!0图(给出了升温速率分别为)-12.34

和(-12.34的条件下，含铁化合物对煤热重特性、热重微分及差热特性的影响#图"给出了燃烧过程中烟气中的&*体积分数随温度的变化曲线，由此可以比较全面地分析含铁添加剂对煤燃烧特性的影响#

)#!#!$%&’(的影响由图!可以看出，在煤中添加了$%&’（(!（$%&’(）567）后，热重曲线明显向低温区段移动，这说明$%&’(使煤的燃烧更加容易#由图)可以看出，$%&’(对热重微分（8"28#）曲线开始升高的起始温度影响不大（当升温速率为(-12.34时，其值约为(6-1），对8"28#曲线的峰温值（约99-1）无影响，对燃烬阶段8"28#转变为-时的温度无影响（当升温速率为(-12.34时，其值约为::91）#但是，$%&’(使8"28#曲线总的变化趋势较原煤平缓，且使(9-099-1范围内的8"28#明显高于原煤#这说明$%&’(能够改变煤的燃烧特性，加快了此温度范围内煤的燃烧速率，使煤中挥发分释放、着火与燃烧，以及焦碳的着火与燃烧更加容易#

图(给出了煤的差热（;

但它可以反映出煤在燃烧过程中的吸热及放热情况#可以看出，加入$%&’(后，;

流动气氛下热重仪中的燃烧过程主要为一次反

万方数据

积分数随温度的变化曲线，可以看出，当温度低于99-1时，$%&’(使&*的体积分数增加，也说明$%&’(使得此温度区段煤的燃烧过程更加剧烈，同时还说明，$%&’(降低了焦碳的着火温度和及表观活化能#)#!#)$%&’)的影响由图!0图"可以看出，$%&’)对煤的燃烧过程的影响与$%&’(的影响具有相似性，$%&’)也能够改变煤的燃烧特性，它对燃烧过程的影响主要表现在对煤的低温燃烧过程的影响，使煤的着火及低温燃烧过程更加容易#当煤中加入$%&’(和$%&’)的量相同时，$%&’)对煤的燃烧过程的影响力小于$%&’(#

)#!#($%)*(的影响由图!和图)的实验结果可以看出，$%)*(对煤燃烧过程的影响与$%&’(和$%&’)的影响不同，具体分析如下#（!）加入$%)*(前后，煤的热重实验曲线基本重合，说明$%)*(对煤的热重变化基本无影响#

（)）$%)*(对煤在低温燃烧区段的热重微分曲线变化趋势的影响不大#当温度升高到约99-1时，

$%)*(使煤的热重微分值急剧升高，

说明$%)*(对此温度下煤的燃烧过程有催化作用#当温度偏离该温度时，其催化作用马上消失#随着温度的进一步提高，加入了$%)*(的煤其8"28#值明显低于原煤值，这是由于煤中可燃成分含量变低的结果#可以认为，$%)*(对煤的低温燃烧过程、

挥发分及焦碳的着火温度基本无影响，对99-1左右的燃烧具有催化作用，

加快了该温度下的燃烧速度#

（(）添加$%)*(前后煤的差热曲线随温度的变化趋势基本相似，说明$%)*(没有引起附加的、具有明显的吸热放热的化学反应#当燃烧室内温度为99-1时，

虽然$%)*(对煤的燃烧过程有催化作用，由于处于此温度下的燃烧时间很短，燃烧所放出的热量很少，对差热曲线的影响也就很小#

由以上分析可以看出，当燃烧室内的温度约为99-1时，$%)*(对煤的燃烧过程才具有催化作用，

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西安交通大学学报第*,卷

（!）升温速率为"#$%&’(

图+

含铁化合物对煤热重特性的影响

（)）升温速率为*#$%&’(

（!）升温速率为"#$%&’(

图"

（)）升温速率为*#$%&’(

含铁化合物对煤热重微分特性的影响

（!）升温速率为"#$%&’(

图*

含铁化合物对煤差热特性的影响

（)）升温速率为*#$%&’(

（!）升温速率为"#$%&’(（)）升温速率为*#$%&’(

-./0"和-./0*对/1排放体积分数的影响

万方数据

图,

第6期刘艳华，等：几种含铁化合物对煤燃烧特性的影响

%,

对于其他温度下的燃烧过程无影响!!"!"

#$%&’添加量对煤燃烧特性的影响

图"#图$分别给出了升温速率为%&’()*+和,&’()*+时，改变-./0,在煤中的添加量对煤燃可以看出，-./0,对煤的燃烧特性的作用与它在煤中的含量有关!

（1）-./0,对煤的热重变化的影响随着它在煤中

热重含量的增加而增强!随着-./0,添加量的增加，

曲线更加向左移动!

（%）煤中-./0,的含量对热重微分的影响也很大!随着煤中-./0,含量的增加，热重微分曲线变得更加平缓，低温区段（,"&#""&’）的燃烧速率更大!这说明煤中-./0,含量越大，对煤的低温燃烧过程的影响也越大!

（,）由煤的差热曲线可以看出，-./0,

对煤在低

烧过程中的热重特性、热重微分及差热特性的影响!

（2）升温速率为%&’()*+

图"

（3）升温速率为,&’()*+

-./0,

添加量对煤热重特性的影响

（2）升温速率为%&’()*+

图4

（3）升温速率为,&’()*+

-./0,

添加量对煤热重微分特性的影响

（2）升温速率为%&’()*+

图5

（3）升温速率为,&’()*+

-./0,添加量对煤差热特性的影响

万方数据

"3

西安交通大学学报第*3卷

（!）升温速率为"#$%&’(

图+

,-./*的添加量对.0体积分数的影响

（)）升温速率为*#$%&’(

温燃烧区段的差热特性的影响是随着它在煤中含量的增加而增大1随着,-./*添加量的增加，差热曲线

的改变更加明显1

（4）含铁化合物对煤的燃烧过程的影响主要靠催化作用，通过降低反应过程的着火温度和反应活化能来改变煤的燃烧过程，其作用效果与添加剂在煤中的含量有关1参考文献：

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岩，蒋君衍，张鹤声1煤催化热解过程动力学的研

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!(!/HD’D?IFB-J’

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*结论

（2）含铁化合物能够改变煤的燃烧特性1（"）,-./*能够降低煤燃烧过程中挥发分及焦碳

的着火温度，提高低温燃烧过程的燃烧速率，使煤的着火与燃烧更加容易1

（*）对煤的燃烧特性的,-./*在煤中含量越高，

影响幅度就越大1,-./"也能够改变煤的燃烧特性，,-./"对煤的燃烧过程的影响与,-./*的影响具有相似性，不同之处是当煤中加入,-./"和,-./*的量相同时，,-./"对燃烧过程的影响力小于,-./*1（3）但对44#,-"0*对煤的燃烧过程影响不大，$左右下煤的燃烧具有催化作用1

万方数据

（编辑王焕雪）

几种含铁化合物对煤燃烧特性的影响

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

刘艳华， 车得福， 李荫堂， 惠世恩， 徐通模， Liu Yanhua， Che Defu， Li Yintang， Hui Shi'en， Xu Tongmo西安交通大学,710049,西安

西安交通大学学报

JOURNAL OF XI'AN JIAOTONG UNIVERSITY2000,34(9)21次

参考文献(6条)

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引用本文格式：刘艳华.车得福.李荫堂.惠世恩.徐通模.Liu Yanhua.Che Defu.Li Yintang.Hui Shi'en.Xu Tongmo 几种含铁化合物对煤燃烧特性的影响[期刊论文]-西安交通大学学报 2000(9)