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    石灰石的煅燒機(jī)理, 石灰石對(duì)燃料灰熔性的影響, 石灰石固硫效果, 石灰石固氟機(jī)理以及石灰石改善水煤漿的吸附劑性能等方面,從煤粉壓球機(jī)工藝學(xué)的角度研究分解爐內(nèi)碳酸鈣對(duì)煤炭燃燒特性的影響的研究很少。今天我們以利用先進(jìn)的熱重技術(shù), 來系統(tǒng)研究將碳酸鈣從10%～90%添加到煤( 以混合樣的質(zhì)量百分比計(jì)) 中時(shí), 它對(duì)煤炭燃燒特性的影響。

    對(duì)此，相對(duì)做了實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中我們選擇低揮發(fā)分、低灰分的內(nèi)蒙古太西精煤作為原煤, 將煤樣、石灰石原樣經(jīng)破碎后在110℃下烘干,再用密封式制樣粉碎機(jī)統(tǒng)一制成粒度約180目的標(biāo)準(zhǔn)試樣. 將石灰石和煤粉按( 以高嶺石質(zhì)量計(jì)) 0%,10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%比例稱重, 充分混勻, 各試樣配。利用掃描量熱儀上對(duì)各試樣進(jìn)行燃燒特性實(shí)驗(yàn), 工作氣氛為N2 和O2, 流量分別為80mL/ min和20mL/ min, 升溫速率為20℃/ min, 溫度變化范圍為25℃～1100℃. 每個(gè)試樣重量約為20. 0mg. 由熱重曲線( TG) 和差熱掃描曲線( DSC) 對(duì)樣品進(jìn)行定性分析。

    原煤和石灰石的DTG曲線上都只有一個(gè)大的尖峰區(qū)域, 原煤的DTG曲線上的最大值點(diǎn)出現(xiàn)在590℃左右, 石灰石的DTG曲線上的最大值點(diǎn)出現(xiàn)在810℃左右. 當(dāng)把石灰石添加到煤粉中后, 燃燒明顯分成兩個(gè)階段. TG曲線上的A點(diǎn)是兩階段燃燒的分界點(diǎn), A上方的一段是粉的燃燒段, A下方的一段可以看作是石灰石的分解以及在石灰石中包裹的炭粒在較高溫度下的燃燒段. 同時(shí), 在添加了石灰石以后, 前期的燃燒強(qiáng)度降低, 隨著石灰石的混合比例的增加, 燃燒逐漸集中于后期階段。
 
    各種試樣的最大始失重速率和相應(yīng)的溫度及其燃盡曲線可以看出，添加石灰石后的試樣的最大始失重速率總的趨勢(shì)是下降的,只有在石灰石的添加量在30%的時(shí)候, 其最大燃燒速率比原煤大, 所對(duì)應(yīng)的溫度tmax也比原煤提前90℃左右. 在燃燒前期, 溫度低于600℃, 燃燒過程并不是很劇烈, 這是加入的石灰石造成了煤粉的灰含量增大, 導(dǎo)致前期的燃燒強(qiáng)度有所降低, 但是在燃燒后期, 溫度處于650℃～815℃時(shí), 燃燒失重速率有所增加, 并且當(dāng)溫度在800℃左右時(shí), 又出現(xiàn)一個(gè)明顯的失重峰, 這主要是石灰石在高溫下的分解過程,同時(shí)也有石灰石中包裹的炭粒在較高的溫度下的燃盡過程, 因此有較大失重。對(duì)于原煤而言, 在680℃時(shí), 95%左右的可燃質(zhì)基本燃盡; 在加入石灰石后, 隨著石灰石添加量的增加, 燃盡率隨著降低. 當(dāng)石灰石的添加量達(dá)到90%時(shí), 此溫度下的燃盡率只有30%左右, 當(dāng)溫度處于770℃～820℃時(shí)基本燃盡。

    這說明原煤樣的放熱集中, 發(fā)熱量大. 單純的石灰石在680℃～860℃之間有一大的不對(duì)稱的吸熱峰, 這是石灰石分解引起的. 摻入石灰石后的試樣的放熱峰相對(duì)較窄, 發(fā)熱量減少. 隨著石灰石添加量的增加, 800℃左右由石灰石分解引起的吸熱峰的峰值變大, 這是由于石灰石的量的增加, 使得其分解所需吸收的熱量增大的緣故. 如果從石灰石分解的角度來看, 可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)試樣中煤粉所占比例增大時(shí), 石灰石的分解溫度就會(huì)降低. 這是由于煤粉放出的熱量被石灰石吸收,在相對(duì)較低的溫度下, 吸收的熱量就可以滿足石灰石分解所需的熱量, 因此石灰石的分解溫度降低。

    在上述的實(shí)驗(yàn)條件下, 當(dāng)石灰石的添加量在20%～30%, 著火溫度較原煤降低約15℃～30℃. 這是由于加入石灰石后, 煤粉顆粒之間孔隙增大, 與氧接觸的比表面積增大, 因此使得著火提前. 在石灰石的添加量小于70%的情況下, 石灰石的存在都可以使試樣的著火溫度降低. 當(dāng)石灰石的添加量在70%～90%時(shí), 試樣的著火溫度較原煤升高10℃～25℃.這可能是由于大量的石灰石以灰分的形式存在于試樣中, 相對(duì)減少試樣中揮發(fā)分的含量; 同時(shí), 這些石灰石在同樣的氧化過程中需要吸收相對(duì)較多的熱量, 因此造成著火延遲, 著火溫度升高。
 
    最終從實(shí)驗(yàn)中我們得出三大結(jié)論：

（1）原煤的燃燒主要集中于燃燒前期; 石灰石的分解主要集中于燃燒后期. 在煤粉與石灰石混燒的情況下, 燃燒過程明顯地分成兩個(gè)階段, 隨著石灰石的混合比例的增大, 燃燒過程逐漸集中于燃燒后期。

（2）當(dāng)石灰石的量在30%左右時(shí), 試樣的著火點(diǎn)比原煤約降低30℃, 此時(shí)的最大燃燒速率也比原煤快, 隨著石灰石混合比例的增加, 最大燃燒速率有后移的趨勢(shì), 同時(shí)燃盡性變差。

（3）加入石灰石后, 由于試樣的折算灰分增大,它的放熱量降低. 在煤粉占較大比例的試樣中, 石灰石的分解溫度相對(duì)較低。

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