第28卷第26期中国电机工程学报V ol.28 No.26 Sep.15, 2008 2008年9月15日 Proceedings of the CSEE ?2008 Chin.Soc.for Elec.Eng. 53 文章编号：0258-8013 (2008) 26-0053-06 中图分类号：TQ 530文献标识码：A 学科分类号：470?10 煤粉热解特性实验研究 魏砾宏1，李润东1，李爱民1，李延吉1，姜秀民2 (1．沈阳航空工业学院清洁能源与环境工程研究所，辽宁省沈阳市 110034； 2．上海交通大学机械与动力工程学院，上海市闵行区 200240) Thermogravimetric Analysis on the Pyrolysis Characteristics of Pulverized Coal WEI Li-hong1, LI Run-dong1, LI Ai-min1, LI Yan-ji1, JIANG Xiu-min2 (1. Institute of Clean energy and Environmental Engineering, Shenyang Institute of Aeronautical Engineering, Shenyang 110034, Liaoning Province China; 2. School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University, Minhang District, Shanghai 200240, China) ABSTRACT: The pyrolysis characteristics of different particle size Hegang(HG) and Zhungaer(ZGE) coal were investigated by non-isothermal thermogravimetry in high purity argon. The results show that there are four stages (dehydration, holding, rapid weight-loss and slow weight-loss) during the non-isothermal weight loss process of different granularity coal powders, the differential thermo- gravimetry(DTG) curve has two weight loss peaks when temperatures lower than 1400℃. There was no differences in the weight-loss characteristics of various samples at the temperature below 400℃. For the pyrolysis characteristics of HG coal with rising heating-up rate , the initial release temperature decreases, the maximum weight loss rate and pyrolysis index D increase. Therefore the heating-up rate increase is favorable to improving pyrolysis characteristics of pulverized coal. In addition, comparison between similar particle size HG and ZGF coal at 10℃/min heating rate shows that the pyrolytic characteristics of HG coal with high ash and similar volatile is better than ZGE coal. KEY WORDS: pulverized coal; pyrolysis characteristics; particle size; thermogravimetric analysis 摘要：利用热天平，以高纯氩气为气氛气体，研究了细化鹤岗煤和准噶尔煤的热解特性。实验结果表明，不同粒度的细化和超细煤粉的热失重过程可以分为4个阶段，在1400℃之前热失重微分曲线有2个失重峰。室温~400℃，各样品的失重特性无明显区别。400~980℃，粒度对煤粉失重速率间存在较好规律性。升温速率对鹤岗细煤粉热解特性的影响表现在，随着升温速率的提高，挥发分的初析温度降低；热 基金项目：国家高技术研究发展计划基金项目(2002AA527051)；辽宁省教育厅A类计划项目(2004D079)。 The National High Technology Research and Development of China (863 Programme)(2002AA527051)．解最大失重速率增大，达到最大失重速率的温度升高，煤粉的热解特性指数D值增大，即升温速率的增加有利于细煤粉的热解。此外，在10℃/min加热条件下，对比了平均粒径基本相同的鹤岗煤和准噶尔煤的热解特性，发现挥发分含量接近，而灰分含量较高的鹤岗煤的热解特性明显优于准噶尔煤。 关键词：煤粉；热解特性；颗粒粒度；热分析 0 引言 煤的热解作为煤燃烧过程中的一个重要的初始过程，对煤粉着火有极大的影响，也影响到燃烧的稳定性及后期的燃尽问题。由于煤本身具有复杂性、多样性和不均一性，因此影响煤热解的因素繁多，如煤阶[1]、矿物成分和含量[2]、粒径[3-4]、升温速率[5]、温度[6-7]、停留时间[5]、压力[8-9]、煤的显微组分[10]、气氛[11]等。超细煤粉燃烧技术是目前一种重要的有效控制NO x排放的燃烧技术(在电站煤粉锅炉燃烧方面，将超细化煤粉定义为20μm以下的煤粉[12])，美国2000年清洁煤技术项目中将超细煤粉再燃作为降低燃煤NO x排放的主要技术之一。本文采用非等温热重分析方法，研究了粒度、升温速率和煤种对细化和超细化煤粉的热解特性的影响，由微分热重曲线计算热解反应动力学参数。 1 实验部分 1.1 样品的选取和制备 实验采用鹤岗(HG)，准噶尔(ZGE)煤，经过碾磨，不进行筛分制成细化和超细化煤粉，原煤的煤质分析数据见表1。
15 汽车维修 2010.8 汽车诊所 AUTOMOBILE MAINTENANCE 图1因爆震损坏的零件 发动机爆震的本质是终燃混合气的自燃。 局部终燃混合气自燃造成局部的温度、压力急剧上升，瞬间在气缸内产生显著的压力不平衡，由此形成冲击性压力波以极高的速度向周围传播，使相邻混合气受到冲击触发，相继自燃。于是终燃混合气迅速燃烧完毕，因而气缸压力急剧上升，产生爆震。 一、发动机爆震产生的原因 1.点火提前角过大过大的点火提前角使活塞还在压缩行程时，大部分混合气已经燃烧，此时未燃烧的油气会承受极大的压力自燃，而造成爆震。 2.发动机积碳严重发动机燃烧室内过度积碳，会使压缩比增大（产生高压），易产生爆震。 3.发动机温度过高发动机过热的环境使得进气温度过高，或是发动机冷却水循环不良，都会造成发动机高温而爆震。 4.空燃比不正确过稀的空燃比，会使燃烧温度提高，燃烧温度提高会造成发动机温度上升，容易产生爆震。 5.燃油辛烷值过低辛烷值是燃油抗爆震的指标，辛烷值越高，抗爆震性越强。压缩比高的发动机，燃烧室的压力较高，若是使用抗爆震性低的燃油，则容易发生爆震。 二、爆震的危害 1.会引起发动机过热正常情况下，在燃烧室壁、活塞顶及气缸壁等壁面上形成一种气体附面层（一种稳定的气体层流边界层），其导热性较差，因此虽然燃烧气体温度可达2000℃~2500℃，而燃烧室及气缸壁等表面的温度只有200℃~300℃。但是当爆震燃烧时，由于强烈的压力波冲击，使气体附面层受到破坏，高温 气体向这些零件的传热量大大增加，造成发动机过热，传给冷却系的热损失增加，润滑油温度升高，运动件的润滑变坏，导致机件加速磨损。 2.高温下燃烧产物分解强烈爆震时燃烧室内局部温度很高，可达4000℃以上。在这种情况下，燃烧产物将分解为CO 、H 2、O 2、NO 及游离炭等。游离炭在气缸内很难再燃烧，因而爆震燃烧时排出黑烟。CO 、H 2等在膨胀中重新燃烧而使发动机的补燃量增大，同时由于爆震时的散热损失增加，发动机的热效率下降。 3.爆震容易引起早燃在一定条件下，强烈的爆震燃烧还能在燃烧室内产生许多炽热点。这些炽热点可能在电火花点火之前点燃可燃混合气引起所谓的早燃现象。 发生早燃现象时，混合气激烈燃烧，使气缸内的压力升高率和最高燃烧压力急剧增大。有试验验证，此时压力升高率为正常燃烧的5倍， 最高燃烧压力为正常燃烧的150％，气缸的压力又触发爆震加剧，爆震又反过来助长早燃，这两种现象互相促进，其结果是造成很大的压力升高率，发出尖锐的高频震音，导致危害性最大的激爆现象的产生。 4.爆震促使形成积碳爆震时的不正常燃烧及高温会促使积碳的形成量增加。积碳会导致如下后果：冬季冷起动困难，甚至造成发动机不起 动；加速无力；热车怠速抖动；机油消耗量增大等等现象。 过多积碳还会加剧爆震产生的可能并引起活塞、活塞环、火化塞和气门等零件的损坏或不能正常工作，见图1。 三、防止爆震产生的具体措施 就一台在用车发动机而言，在该发动机的结构以及各项控制参数等因素已既定的情况下，防止爆震产生的具体措施主要有如下几点： 1.要定期清除排气门、燃烧室和活塞顶部的积碳，消灭可能的终燃炽热点。大修时缸盖端面变形应立即换新的。将端面加工刨平往往会增加压缩比。 2.使用符合发动机压缩比的汽油。汽油中的辛烷成分能抑制爆震，加了辛烷值低的汽油必然引起爆震。 3.保持冷却系统工作正常，水温过高或经常“开锅”一定要排除障碍，否则容易引起爆震。 4.保证合适的点火提前角。配气相位和点火提前角应按车型生产厂家所提供技术数据调整，并且要保证发动机电控系统爆震传感器处于良好工作状态。如果爆震传感器失效或没有及时将发动机爆震信号反馈给电脑，发动机点火时间就会提前，从而导致爆震产生。 5.发动机在低转速而需要大负荷时（爬坡或加速），应及时换入低挡，切勿“拖挡”从而引发爆震。 发动机爆震的分析及解决方法 □江苏/刘 阳
生物质与煤共热解特性研究 摘要：选取一种典型生物质样品（棉秆），并将生物质样品与煤分别以1:9、3:7、5:5的质量比混合。采用热重分析法，在相同升温速率下，对各样品进行热解实验，探讨了生物质与煤热解特性的差异以及它们共热解时生物质对煤热解过程的影响。研究表明，生物质与煤的热解特性差异很大：生物质热解温度低，热解速度快，而煤相对热解速度慢，热解温度高；在生物质与煤混合热解时，总体热解特性分阶段呈现生物质和煤的热解特征；随混煤中生物质比例的增加，热解温度降低，热解速度变快。 关键词：热重分析生物质煤热解共热解 随着人们越来越关注化石能源的使用对生态环境的不利影响，生物质能源的利用份额逐年上升[1]。但是，由于生物质分布分散、能量密度低、收集运输和预处理费用高、热值低、水分大、转化利用需要外热源等缺点[2]，使得单独利用生物质燃料的设备容量较小、投资费用较高、系统独立性差和效率低。为了使生物质在较短期内实现大规模有效利用，并具有商业竞争力，生物质与煤混合燃烧和转化技术在现阶段是一种低成本、大规模利用生物质能源的可选方案。 1 生物质能的转化 生物质的利用转化方式主要有直接燃烧、热化学转化和生物转化[3]。热化学转化是指高温下将生物质转化为其它形式能量的转化技术，包括气化(在气体介质氧气、空气或蒸汽参与的情况下对生物质进行部分氧化而转化成气体燃料的过程)、热解(在没有气体介质氧气、空气或蒸汽参与的情况下，单纯利用热使生物质中的有机物质等发生热分解从而脱除挥发性物质，常温下为液态或气态，并形成固态的半焦或焦炭的过程)和直接液化(在高温高压和催化剂作用下从生物质中提取液化石油等)；生物转化法是指生物质在微生物的发酵作用下产生沼气、酒精等能源产品。 固体生物质的热解及其进一步转化是开发利用生物质能的有效途径之一。在生物质热化学转化过程中，热解是一个重要的环节。生物质形态各异，组成多为木质素、纤维素等难降解有机物，与矿物燃料不同，因此生物质热解过程是一个复杂的过程，影响生物质热解的运行参数有终端温度、加热速率、压力和滞留时间等[4]。生物质的组成、结构等对热解也都有影响。研究生物质与煤共同作为燃料所具有的特性可为更广泛的利用生物质能提供参考依据。 2 试验 2.1 试验仪器及性能指标 采用美国Perkin-Elmer公司生产的热重－差热联用仪（TG/DTA），其性能指标如下：
第２０卷第３期２０００年８月 幼力工程 ＰＯＷＥＲＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ｖ０１．２０Ｎｏ，３ Ｉｕｎｅ２０００－７０３ ?藏工技术? 文章缩号：１０００—６７６１（２：０００）０３一０４ 煤粉燃烧反应动力学参数的试验研究 朱群益，李瑞扬，秦裕琨，孙恩召 （哈尔演工业走学，哈尔滨１５０００１） 摘要：采用热天平，在２０ｃ／ｍＥｎ的升温速成下，对１２种蛛的燃烧反应蔚力学参数进行了试验研究，得到表面反应速率系敷ＩｎＫｓ与１／Ｔ问的关系曲线量嚣段线性分布，苒分霹点温度与由燃烧特性曲绒所彳萼删的着戈温度厦最大燃烧速率时应的温度相一致。此外．遇蛙计算得到了活化能Ｅ与蜮的组成成分间的觉化热肆厦Ｅ争撅率因子Ｋ两者问的关系曲线。鹰１Ｄ袁１拳３ 主题词；锅炉；煤粉燃烧；秘力学参数｝热天警；研究 串圉分类号：ＴＫ２２９。６”文献耩浚碣；Ａ ０赘言 煤粉燃烧特性对锅炉的设计和运行肴饕爨要的影响，在影响煤粉着火与燃烧的诸多因素中，煤的反应性无疑是最重要的因素之一。煤粉燃烧特饿的试验方法多种多样，其中热天平得到了广泛的廨用。热天平的试验结果与坩埚形状、试样檄、升温速度等试验条件有关，本文采用适合予臆用热爱平研究煤粉燃烧特性时的“零维燃烧摸划”（即当试样层厚度３（ｍｍ）与试样粒径ｄ，（ｐｍ）之毖ａ／ｄ。≤ｌ，３～１。５×１０１时，试样层内簌浓魔努枣均匀。燃烧特性试验结果与试撵量无关尹】，瓣攥耪燃斑反应囊力学参鼗进舞了一些试验辑瓷。１试验设备殛试验条谗 试验采用日本产ＲＩＫＡＧＵ８１５０型热爰平，气体流动型式如图ｌ所示，试样支架为ＴＧ浆，坩蛹为圆柱形，直径为１．０ｃｍ，高为０．３ｃｍ，采用虹外线加热炉。为筒化试验结果的分析，试验肘兜以１００℃／ｒｎｉｎ将试样升至１０５℃，在此温度下憾漱一段时间，一般当恒温时间超过３ｍｉｎ后，试样不再失重，此时试样重量为干燥基重量，记为Ｇ（ｒａｇ＞。试验中≮为４～５ｍｇ，而后试样在２０Ｃ／ｎ：ｌｉｎ拜瀑速度下进行燃烧试验，气体为空气，常 籁穰霜鬻：１９９８ｏ，ｓ３１ 捧誊麓舟：来群矗（１９６ｚ～），男，谆±学位，ｔ９８３年挚熊予 跨馨姿王韭丈学。主要扶事撵糖燃燕技末粒舞蠹与鑫翔 方蕊的研完工作。压，流量为１５０ｍｌ／ｍｉｎ。奉交舞瓣攥撵酌残努分拆如表１。试样箨势粒径为７１～９舡ｍ，墩簿零平均值，砌平均粒径ｄ，为８０．５，ｕｒｎ。 墨１气肄褥动型式 ２理渣分辑 蟮蜗及试样麓瑶示于冒２。擞摄“零缎燃烧模型”，假设： （１）试样粒子为同一宣径的球形颗粒，采用等密度缩核模型，即燃烧过程中试样颗髓数不变，随着燃烧的进行，未燃核直径逐渐缩小。不考虑裹灰对燃烧的影响。 （２）燃烧只发生在颗粒表面，威腕逋率的计算以颗粒未燃核外表面积为准。 （３）试样层内各处氧分压分布均龆。 （４）表面反应产物为ＣＯ。。 试嚣惑静燃烧速率ｑｇ／ｓ霹表示为； ｑ－－Ｓｔ墨＋Ｐ：（１） ｑ一０。３７５ｍ。．（２） 万方数据
发动机特别是在高温状态下和总行程较高时，经 常会突发一种清脆的爆炸声，这就是发动机的爆震燃烧现象。现就使用因素对该现象的成因和防止措施作一分析。 一、发动机的正常燃烧 汽油发动机一般是在气缸外部使燃油与空气混合，进入气缸到压缩终了时已形成大体均匀的混合气，之后依靠电火花强制点火形成火焰中心并向未燃混合气体传播，最后完成燃烧。如果燃烧由定时的电火花点火，首先使火花塞电极间隙内的混合气体形成微小火焰核，同时火焰具有向相邻的混合气以30m~50m/s 的速度连续传播的能力，进而把火焰传遍整个燃烧室，这称为发动机的正常燃烧。 汽油发动机的燃烧过程分为着火延迟期、急燃期、后燃期3个过程。 第一阶段为着火延迟期，指从电火花跳火到点燃混合气形成火焰中心为止的一段时间。 第二阶段为急燃期，指火焰由火焰中心传遍整个燃烧室的阶段。亦称火焰传播阶段。它是汽油机燃烧 的主要时期。 第三阶段为后燃期，指急燃期终点到燃油基本完全燃烧为止期间的燃烧。在后燃期中，主要是火 焰前锋后未及时燃烧的燃油再燃烧，及粘附在气缸壁上的未燃混合气层的继续燃烧。 二、发动机不正常燃烧 汽油发动机在某种条件下，如温度过高、压缩比过高等，发动机的燃烧会出现不正常现象，压力曲线出现了高频大振幅波动，上止点附近的dp/dt 值急剧变动，此时火焰传播速度和火焰形状均发生急剧变化，该现象称为爆燃燃烧。 爆燃产生的机理为电火花点火后，火焰以30m~80m/s 的正常速度向前传播，终燃混合气（指最后燃烧位置上的那部分混合气）因受燃烧气体的压缩和热辐射影响，其压力、温度升高，从而加速了燃烧先期的化学反应并放出热量，使其本身的温度不断升高。如果在正常火焰前锋面尚未到达之前，部分终燃混合气的先期化学反应已经完成，产生了一个或多个新火焰中心，并从这些中心以100m~300m/s（轻微爆燃）直到800m~1000m/s 或更高（强烈爆燃）的速度传播，终燃混合气将被迅速燃烧完毕。因此，发动机爆燃现象就是终燃混合气的自燃现象。 三、爆震燃烧的外部特征及危害 发动机爆震燃烧有较明显的外部特征，具体表现为： 1、发出清脆的金属敲缸声，也即前面所述的爆炸声。
1煤粉特性及自燃爆炸的条件 煤粉发生自燃和爆炸是由于煤的特性在加工成煤粉后所具有的特性以及煤粉所处的环境条件所决定的。 1.1煤粉的流动性 它的尺寸一般为0~50微米，其中20~50微米的颗粒占多数。干的煤粉能吸附大量的空气，它的流动性很好，就像流体一样很轻易在管道内输送。由于干的煤粉流动性很好，它可以流过很小的空隙。因此，制粉系统的严密性要好。 1.2煤粉的自燃与爆炸 积存的煤粉与空气中的氧长期接触氧化时，会发热使温度升高，而温度的升高又会加剧煤粉的进一步氧化，若散热不良时会使氧化过程不断加剧，最后使温度达到煤的燃点而引起煤粉的自燃。在制粉系统中，煤粉是由输送煤粉的气体和煤粉混合成的云雾状的混合物，它一旦碰到火花就会使火源扩大而产生较大的压力（2~3倍大气压），从而造成煤粉的爆炸。 影响煤粉爆炸的因素很多，如挥发分含量，煤粉细度，气粉混合物的浓度，温度湿度和输送煤粉的气体中氧的成分比例等。 一般说来挥发分含量VR<10％(无烟煤)，是没有爆炸危险的。而VR>25％的煤粉（如烟煤等），很轻易自燃，爆炸的可能性也很大。 煤粉越细越轻易自燃和爆炸，粗煤粉爆炸的可能性较小。例如烟煤粒度大于 0.1毫米几乎不会爆炸。因此，挥发分大的煤不能磨得过细。 煤粉浓度是影响煤粉爆炸的重要因素。实践证实，最危险得浓度在 1.2~ 2.0kg/m3,大于或小于该浓度时爆炸的可能性都会减小。在实际运行中一般是很难避免危险浓度的。制粉设备中沉积煤粉的自燃性往往是引爆的火源。气
粉混合物温度越高，危险性就越大。煤粉爆炸的实质是一个强烈的燃烧过程，是在 0.01~ 0.15s的瞬间大量煤粉忽然燃烧产生大量高温烟气因急速膨胀而形成的压力波以及高速向外传播而产生的很大的冲击力和声音。 潮湿煤粉的爆炸性较小，对于褐煤和烟煤，当煤粉水分稍大于固有水分时一般没有爆炸危险。 2制粉系统爆炸原因分析 引爆点主要在轻易长期积煤或积粉的位置，制粉系统处于封闭状态，引爆的火源主要是磨煤机入口积煤，细粉分离器水平段入口管积粉，粗粉分离器积粉自燃，根据制粉系统的运行工况和爆炸情况分析，主要原因如下。 2.1煤粉细度，风粉浓度及燃煤成分 煤粉爆炸的前期往往是自燃。一定浓度的风粉气流吹向自燃点时。不仅加剧了自燃，而且会引起燃烧，而接触到明火的风粉气流随时都会产生爆炸。造成流动煤粉爆炸的主要原因是风粉气流中的含氧量，煤粉细度，风粉混合物的浓度和温度。 煤粉越细，爆炸的危险性就越大。粗煤粉爆炸的可能性就小些，当煤粉粒度大于 0.1mm时几乎不会爆炸。当煤粉浓度大于3~4kg/m3 （空气）或小于 0.32－ 0.47kg/m3 时不轻易引起爆炸。因为煤粉浓度太高，氧浓度太小；而煤粉浓度太低，缺少可燃物。只有煤粉浓度为
菌物学报25（3）：446~453, 2006 Mycosystema 茯苓基本生物学特性研究 熊杰1林芳灿1* 王克勤2, 3 苏玮2, 3 傅杰2, 3 (1华中农业大学应用真菌研究所, 武汉430070；2北京同仁堂湖北中药材有限责任公司, 武汉430071；3湖北省中医药研究院, 武汉430074) 摘 要：以11个不同来源的茯苓菌株为材料，研究了茯苓菌丝体、子实体和担孢子的形态特征及适宜的生长、发育条件。结果表明，茯苓菌丝体为少分枝、有隔膜、无锁状联合的多核菌丝，茯苓担孢子核相以双核为主，双核孢子，单核孢子和无核孢子分别占87.2%，4.7%和8.1%。配对试验结果表明，同一菌株及不同菌株原生质体分离株间的配对均能融洽生长，同一菌株担孢子间的配对均产生拮抗线，但其中有少数配对在交接区形成扇形区域，拮抗线随后消失，而不同菌株担孢子间的配对则全部形成稳定的栅栏型菌落，暗示茯苓担孢子中的两个细胞核是具遗传互补性，能形成独立个体的异双核，茯苓可能是一种次级同宗结合菌。 关键词：荧光染色, 原生质体, 性模式, 次级同宗结合, 锁状联合 中图分类号：Q939.96 文献标识码：A 文章编号：1672-6472（2006）03-0446-0453 Studies on basic biological characters of Wolfiporia cocos XIONG-Jie1 LIN Fang-Can1* WANG Ke-Qin2, 3 SU Wei2, 3 FU Jie2, 3 (1The Institute of Applied Mycology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070; 2Beijing Tongrentang Pharmacy Hubei Chinese Traditional Medicine Co. Ltd, Wuhan 430071; 3Hubei Academy of Traditional Chinese Medicine,Wuhan 430074) ABSTRACT：Morphological characters, optimal growth and development conditions of mycelia, fruit bodies and spores of Wolfiporia cocos were observed. The mycelia of Wolfiporia cocos were confirmed as polykaryotic septate mycelia without clamp connection. The majority of spores were dikaryotic, and the ratio of dikaryotic spores, monokaryotic spores and nuclear-free spores was 87.2%, 4.7% and 8.1% respectively. In the mating test, protoplasts from the same strain or different strains grew harmoniously with each other, all matings of spores from the same strain generated antagonism lines, among them, the minority of matings formed flabelliform region in the junction and the antagonism line disappeared in a short time. All matings of spores between different strains generated barrages. On the basis of the result, it is supposed that the two nuclei in the spores of Wolfporia cocos are heterogeneous and complementary, a single spore could germinate and develop into an individual. Wolfiporia cocos is likely to be a secondary homothallism fungus. KEY WORDS：Fluorescence staining, Protoplast, Secondary homothallism, Clamp connection 茯苓Wolfiporia cocos (Schwein.) Ryvarden & Gilb.是一种高等担子菌，隶属于非褶菌目Aphyllophorales，多孔菌科Polyporaceae，茯苓属Wolfiporia(赵继鼎，1998)，一般腐生或 基金项目：科技部国家科技型中小企业技术创新基金资助（编号：03C26214200397） *通讯作者：林芳灿E－mail: linfangcan@https://www.doczj.com/doc/e78301570.html, 收原稿日期：2006-01-12，收修改稿日期：2006-04-04
毕业论文 学院：材料科学与工程学院 专业年级：08级高分子二班 题目：花生壳生物质热解特征研究 指导教师：杨素文博士 评阅教师： 2012年5月
摘要 生物质能是重要的可再生资源之一，而热解是未来最有前景的生物质利用方式之一。通过对生物质的热解动力学研究，可以获得热解反应动力学参数，对于判断热解反应机理和影响因素以及优化反应条件具有重要意义。利用热分析仪，在氮气气氛下，采用不同升温速率对花生壳热解行为进行了研究。通过热重分析实验了解生物质受热过程中的基本变化规律及其影响因素，结果表明，随升温速率的增大，达到最高热解速率时所对应的温度也越高，且升温速率越高热解越快，达到相同热解程度所需的时间越短。通过热重曲线研究花生壳的热解动力学，求出动力学参数。 关键词：生物质, 热解、热重分析，动力学 ABSTRACT Biomass energy is one of most important renewable energies. Paralysis is one of most promising methods of biomass utilization in the future. Study on biomass paralysis kinetics which can obtain paralysis kinetic parameters is of great important significance toward judging paralysis mechanism and influence factors and optimizing reaction
随着汽油机技术的迅猛发展，汽油机强化程度不断提高，其主要表现形式是汽油机的压缩比有增大的趋势。由于汽油辛烷值达不到高压缩比汽油机的需要，常给汽油机的正常工作带来一些问题，爆燃就是其中危害最大的一种不正常燃烧。 1爆燃产生的机理 爆燃是由于早燃烧的部分气体膨胀压缩未燃部分的混合气，使其温度上升到自燃温度，而突然全部着火造成的[1-2]。由汽车发动机燃烧理论可知，当气缸中的可燃混合气被电火花点燃之后，形成火焰传播，它是以10～30m/s的速度进行的。火焰前方的未燃混合气因受已燃混合气的压缩和热辐射，压力和温度都相应地升高，发生了化学反应，称为焰前反应。如果火焰及时传到，并把它引燃，直到燃烧完为止，这就是正常燃烧。但在某种条件下，燃烧的进行离开了正常的过程，有时离火花塞最远部分的混合气还未等到正常的火焰前锋到达，就已完成了化学准备过程而自行燃烧。这个因自燃而形成的火焰中心（有时不止一个）产生新的火焰传播，这种火焰传播的速度达到1500～2000m/s，使未燃的混合气瞬间燃烧完毕。由于这种燃烧极为迅速，气体容积来不及膨胀，而温度和压力则急剧增加，因此，压力来不及传给气缸其他部分气体，形成气缸内局部气体压力过高，因压力不平衡而产生压力波。这种压力波以超音速的速度向前推进，撞击燃烧室壁、活塞、气缸壁，而使之振动，发出尖锐的敲缸声，这种现象称为爆震燃烧，简称爆燃或爆震。 2爆燃的危害 2.1发动机功率下降 当发动机产生爆燃时，燃烧室内局部区域的压力和温度很高，但其作用时间极短，并且不在整个活塞上方起作用，因而爆燃时对外做功少；而带有冲击性的压力波不仅会使一部分能量消耗在零件的变形和压力波的反复振荡上，而且燃烧产物的热分解还要消耗一部分热量，这些能量都不能回收利用。同时，由于传给冷却系统的热量增多，做功的能量进一步减少，所以爆燃时发动机功率降低，燃油消耗率明显增大。此外，燃烧室内部高温引起燃烧产物加速离解成CO、H2等，严重时也析出碳粒，因而热效率下降。 2.2加速机件的损坏 爆燃将会引起发动机温度过高，使机油粘度降低，油膜不易形成，缸体抗腐蚀作用几乎不存在，这样就会加剧发动机各机件的腐蚀磨损。此外，爆燃时产生的压力波增加了发动机零件的冲击负荷，尤其增大了曲轴及活塞连杆组的机械负荷，使活塞、连杆轴承和主轴承磨损加剧，造成轴承合金表面破裂。同时，局部高温易使活塞、气门烧坏以及产生火花塞绝缘体被击穿等现象。据试验统计，严重爆燃时发动机的磨损量是正常燃烧磨损的27倍，由此可见，爆燃严重影响发动机的使用寿命。 2.3发动机过热 燃烧室内可燃混合气燃烧后的正常温度可达2000℃～2500℃，而活塞顶部、燃烧室壁及气缸壁等表面的温度为100℃～300℃。与高温气体接触的机件表面能够维持较低温度的原因之一是在这些壁面上形成一种气体附面层，它能阻止燃气向壁面过多地导热。在发生爆燃时，气缸内局部压力和温度剧增，并产生了强烈的冲击波，由于压力波和灼热气体对壁面的反复冲击，破坏了缸壁等表面的附面层，高温的燃气向气缸壁等表面传热量增加，导致气缸等机件的温度升高，因而可造成发动机过热。2.4燃烧室积碳增多 由于爆燃时的局部高温作用，使燃烧产物发生热分解，析出游离碳。游离碳粘附在气缸盖、活塞、气门及气门座上，成为积碳的一部分。对于汽油发动机，积碳沉积在活塞顶部及燃烧室中会使燃烧室的容积变小，使发动机压缩比相对地提高。同时，由于积碳传热性差，使发动机工作时产生白炽热点，易使气缸受热不均而产生裂纹。燃烧室内某些部位积碳过多，积碳吸收的热量积存下来，形成高温热面或热点，极易点燃混合气，引起发动机早燃。早燃会使发动机的功率下降（损失约2～15%），同时高温工质与壁面接触时间延长，壁面吸收热量明显增加，又引起下一工作循环早燃。早燃的自强化作用，使得早燃的发生越来越早，其结果可能导致活塞烧蚀。更为严重的是，早燃故障在发动机大负荷工作时难以判别，因此这时发动机有着被报废的潜在危险。此外，由于膨胀过程中气缸体的温度和压力下降很快，游离碳来不及还原为CO2，而随废气排入大气中，造成排气管冒黑烟，发动机HC化合物排放量剧增，形成环境污染。 3爆燃的控制措施 3.1使用规定牌号的汽油 评定汽油抗爆性的指标是辛烷值，汽油牌号就是按辛烷值划分的。汽油机对辛烷值的要求主要取决于汽油机的压缩比，对于一定压缩比的发动机，使用燃料的品质对爆燃是否发生及其强度有决定性的影响。因此，必须使用符合制造厂家所规定辛烷值的汽油。使用辛烷值低的汽油容易产生爆燃现象；汽油辛烷值越高，其抗爆性越好，发动机工作时就不容易产生爆燃。而无法按规定使用燃油的车辆，应在加注燃油的同时按比例添加抗爆剂，使之减少爆燃。 3.2选择最佳点火提前角 点火提前角调整不当会影响发动机工况和最大动力性的充分发挥。点火特性与发动机的良好匹配，是发动机正常工作的一个重要因素。每种发动机都有其最佳的点火调整特性，选择最佳点火提前角，也就是使发动机发挥最高的热效率，而比油耗最小。如果点火时间提前，气缸内的温度和压力过早升高，具备了生成过氧化物的条件，因而易产生爆燃。此时，可调整分电器的辛烷值选择器，使点火提前角减小些，这样可有效地控制爆燃。最佳点火提前角应为：当汽车行驶中急加速时，能听到短暂轻微的敲击声，而加速平稳后敲击声随即消失；当敲击声连续不断，则点火时间过早；若完全听不到敲击声，则点火时间过迟。 3.3清除燃烧室内沉积物 燃烧室沉积物的导热系数比钢铁小50倍，导热性很差。因此，燃烧室沉积物的存在会使发动机冷却效果下降，提高了终燃混合气温度，增加爆燃倾向。另外，当燃烧室及活塞顶部沉积物增多时，由于燃烧室容积相对缩小，使压缩比相对增大，也会增加爆燃倾向。试验表明，当汽车行驶1600km后，燃烧室沉积物厚度达到0.5mm以上，此时要求汽油辛烷值提高10～15个单位才能避免爆燃。因此应定期清除燃烧室、活塞顶、气门座、气门头等处的积碳。经常使用燃油辛烷值过低的车辆，应定期使用清洁剂，它可以有助于减少积碳和沉积物的形成。 3.4合理驾驶汽车 发动机负荷及转速对汽油机的爆燃影响很大。负荷越大越容易引发爆燃，因为负荷大，如起步、爬坡及超负荷工作时，需要使用浓混合气，使爆燃倾向增大；转速增加，可提高火焰传播速度，使吸入空气温度增高，爆燃倾向减小。例如，汽车爬坡时，有许多驾驶员常采用强行冲坡，此时节气门处于全开状态，易于产生爆燃。正确（下转第158页） 汽油机爆震燃烧的危害及控制措施 张勇陆克久 （中国人民解放军蚌埠汽车士官学校，安徽蚌埠233011） 【摘要】汽油机爆燃具有较大的危害，是发动机工作时的一种不正常燃烧现象。本文分析了汽油机爆燃产生的机理及其对发动机的危害，提出了在使用过程中控制汽油机爆燃的具体措施。 【关键词】汽油机；爆燃；危害；控制 通信作者：陆克久，中国人民解放军蚌埠汽车士官学校。 127
煤炭燃烧特性指标 几乎所有的煤炭特性指标都与煤炭的燃烧特性是相关的，反之，也没有一个能完全、全面表征煤炭燃烧特性的指标。与此同时，不同的煤炭特性指标对于煤炭燃烧特性的重要性，也随着煤炭燃烧方式的不同而异，并具有相当的差别。作为影响煤炭燃烧特性或者说过程最明显的指标是煤炭的挥发份和粘结性或者说膨胀系数。前者表征着煤炭在燃烧过程中的以气相完成的份额和其对后续固相燃烧过程的影响；后者则关系到煤炭颗粒因形态、尺寸和反应表面积的变化而使其自身的燃烧特性受到的影响。而前者和后者有时又是具有密切联系的。与煤炭燃烧特性有关的还有挥发份的释出特性、焦炭的反应性、煤炭的热稳定值、重度等，以及煤炭在堆放过程中的风化、自燃特性和可磨度。 煤炭颗粒在受热过程中的熔融软化、胶质体和半焦的形式几乎所有的烟煤在受热升温的过程中与挥发份释出的同时，都会出现胶质体，呈塑性和颗粒的软化现象。煤炭颗粒间的粘结就是因颗粒胶体间的相互粘结而产生的，因此煤炭的粘结性也就于其所呈现胶体的条件相关。当一个按一定升温速度，经历着受热过程的煤炭颗粒进行观察时，考虑到在此受热过程中热量总是从表面传向颗粒核心的，在同一时间内表面温度也总高于核心。可以发现不同的烟煤，在表面温度达到320～350℃以前，颗粒的形态变化一般觉察不到，只
有煤化程度低的气煤才可观察到表面开始有挥发份气体释出。在温度到350～420℃时，可以观察到在颗粒表面出现了一层带有气泡的液相膜，表面上也逐渐失去原来的棱角，这层膜就是胶质体。当温度为500～550℃时，一方面因颗粒内部温度升高，使胶质体层向内层发展，以及外部的胶质体层因挥发份释出被蒸干转化为半焦，即从表面到中心由半焦壳、胶质体和原有的煤三层所构成，但这种形态所保持的时间是短暂的。随着受热的继续，胶质体的发展和体积的膨胀，半焦外壳出现裂口，胶质体流出。其后是胶质体向颗粒中心区域的发展，流出的胶质体被蒸干转变为半焦，直到整个颗粒都经历胶质体和半焦的形成。整个的过程如图3-2-2所示：试验证明软化温度越低的煤种，挥发份开始释出的时间越早。因此软化温度Tp（对于不同的烟煤表面开始出现液相膜的温度）和再固化温度TK（呈现最大塑性的温度TMAX以及被蒸干再次呈固体形状的温度）都是表明煤炭流变特性的指标，同样也间接表明了于煤炭燃烧特性密切相关的问题。 Ⅰ软化开始阶段Ⅱ开始形成半焦的阶段Ⅲ煤粒强烈软化和半焦破 裂阶段
硕士学位论文 论文题目 医疗废物典型组分的热解特性研究 作者姓名苏鹏宇 指导教师岑可法教授 马增益副教授 学科(专业) 工程热物理 所在学院机械与能源工程学院 提交日期 2005年1月
Study on Pyrolysis Characteristics of Typical Components in Medical Waste Candidate: Su Pengyu Supervisor: Professor Cen Kefa Associate Professor Ma Zengyi Thermal Physics Engineering Clean Energy and Environmental Engineering Key Laboratory of Ministry of Education Institute of Thermal Power Engineering Zhejiang University, Hangzhou, China Jan.2005
学号 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：签字日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解浙江大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后适用本授权书） 学位论文作者签名：导师签名： 签字日期：年月日签字日期：年月日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位：电话： 通讯地址：邮编：
2005 Fluent 中国用户大会论文集 采用FLUENT软件研究旋流煤粉燃烧器燃烧特性 由长福 （清华大学热能工程系，北京 100084） 摘要：本文FLUENT软件研究了实际电站锅炉单个双调风旋流燃烧器附近区域的煤粉燃烧过程。并分别研究了内二次风旋流强度，外二次风风率，一次风风率和三次风风率等因素对燃烧性能的影响。各工况计算结果表明，总体上在燃烧器出口处形成了高温区和高煤粉浓度区，燃烧器出口一定距离后的炉内温度呈逐渐上升趋势，炉膛温度分布均匀。中心高温区出现迟的工况，后期分级燃烧充分。表明该燃烧器具有高效稳燃和变工况运行稳定的性能。 关键词：旋流燃烧器；数值计算；燃烧性能 引 言 当前国内使用的电站锅炉，80%是四角切圆煤粉燃烧锅炉，不到10%采用旋流燃烧锅炉[1]。和四角切圆煤粉锅炉相比，旋流燃烧器锅炉是一种新型的锅炉，结构复杂得多。已有较多学者采用数值模拟方法研究旋流燃烧器燃烧性能的例子[1-4]，这些例子的计算结果都详细预报了由于测量困难而不能充分获得的炉膛内部的温度场，速度场，燃烧产物各组分的浓度分布和污染物的分布，其中文献[2]和[3]还与实验数据比较，比较结果表明，模拟结果与锅炉热态试验数据吻合情况较好，为数值模拟的更广应用提供了依据。 简图如图1 燃烧器中心通一股直流的三次风，风量较小。 针对该燃烧器的结构，本文研究了内二次风的旋流强度，二次风的配比，一次风和中心风的风率对燃烧性能的影响。 作者：由长福（1969），男（汉族），黑龙江，副教授，博士，清华大学热能工程系
1 计算方法 1.1 计算对象和网格生成 计算域为单个旋流燃烧器附近的区域，大致为两个燃烧器之间的水冷壁和炉膛。根据旋流燃烧器出口附近的流场特性，采用二维轴对称结构模拟该区域。在计算区域的出口采用了倾斜一定角度的斜面以避免由于回流产生的压力计算不准确。 由于要计算旋转流动，为了得到较好的收敛结果，对燃烧器喉部壁面附近、水冷壁附近进行了网格细分。计算区域和网格划分采用GAMBIT 生成，如图2所示。 1.2 数学模型和边界条件 使用FLUENT 为计算平台。气相湍流模型采用的是可实现κ-ε模型(Realizable κ-ε模型[1])。Realizable κ-ε模型能较好地模拟旋流的原因是湍流粘性系数μT 和ε方程考虑了角变形率即旋涡流动的影响[5]。 采用了混合分数概率密度函数(PDF)模型模拟煤粉燃烧。煤粉挥发份的释放采用了单倍速率模型；煤粉颗粒的跟踪采用随机轨道模型；辐射模型采用P1模型。 煤粉颗粒以surface 方式从一次风口喷入炉膛，速度与一次风同。煤粉颗粒的粒径范围为70～200μm ，取10组不同粒径的煤粉颗粒，粒径分布满足Rosin-Rammler 分布公式。 各次风口的速度边界条件采用方便定义旋转速度的Components 方式。水冷壁热边界条件定水冷壁面温度为5500C 。计算域的上边界采用壁面应力为零的壁面边界条件，热边界条件热流为零。出口采用表压力为0的压力边界条件。 1.3工况设计和煤质特性 分别计算各影响因素的不同工况来考察燃烧器变工况运行的性能，进而得到较优的燃烧工况，各计算工况见表1。计算所用的富兴煤是低硫高热值的烟煤，燃煤的工业分析和元素分析的干燥无灰基数据见表2，干燥无灰基数据将用于PDF 模型的计算。 图2 燃烧器出口计算域及网格划分
1、什么是爆震：爆震是汽油机中一种不正常燃烧的现象。 汽油机正常燃烧时,火花塞点火后经过短暂的着火延迟期的准备,在电极间隙附近形成火焰核心,火焰从火焰核心以30～40米/秒的速度向四周的未燃混合气区传播，使燃烧室内混合气循序燃烧，直至结束。 爆震示意图： 右侧高压缩比设定，比较容易引起爆震，因此需要使用高辛烷值的燃油避免爆震。 汽油发动机，当混合气(空气与燃油充分的混合) 在进气行程进入燃烧室后，活塞在压缩行程时便将其压缩，火花塞将高压混合气点燃后，其燃烧所产生的压力则转换成发动机运转的动力。发动机燃烧虽可以用三言两语简单的形容，但光是内燃机的燃烧研究，不知已造就了多少博、硕士论文，甚至许多学者、工程师穷其一生都在研究燃烧的学问，所以要真正了解发动机，是要花很多工夫的。 正是因为发动机的燃烧十分复杂，所以需要有相当精确的设计与控制，稍有一点控制失误或是失常，便会造成不正常燃烧，而“爆震”就是一种不正常燃烧。简单的说，爆震是不正常燃烧所导致的燃烧室内压力失常。 2、爆震的原理： 1，混合气在燃烧室内燃烧，其火焰是由点火点以“波”的方式向四周扩散，所以从点火到油气完全燃烧需要一段短暂的时间。 2，油气虽然需要靠火花塞点燃，但是过于高温、高压的环境也会使油气自燃。 一般的爆震是因为燃烧室内油气点火后，火焰尚未完全扩散，远程未燃的油气即因为高温或高压而自燃，其火焰与正规燃烧的火焰撞击而产生极大压力，使得发动机产生不正常的敲击。 3、爆震的原因: 一、点火角过于提前： 为了使活塞在压缩上止点结束后，一进入动力冲程能立即获得动力，通常都会在活塞达
到上止点前提前点火(因为从点火到完全燃烧需要一段时间)。而过于提早的点火会使得活塞还在压缩行程时，大部分油气已经燃烧，此时未燃烧的油气会承受极大的压力自燃，而造成爆震。 二、发动机过度积碳： 发动机于燃烧室内过度积碳，除了会使压缩比增大(产生高压)，也会在积碳表面产生高温热点，使发动机爆震。 三、发动机温度过高： 发动机在太热的环境使得进气温度过高，或是发动机冷却水循环不良，都会造成发动机高温而爆震。 四、空燃比不正确： 过于稀的燃料空气混合比，会使得燃烧温度提升，而燃烧温度提高会造成发动机温度提升，当然容易爆震。 五、燃油辛烷值过低： 辛烷值是燃油抗爆震的指标，辛烷值越高，抗爆震性越强。压缩比高的发动机，燃烧室的压力较高，若是使用抗爆震性低的燃油，则容易发生爆震。 4、如何发现有没有爆震： 爆震的英文是Knocking，敲击的意思，所以爆震时发动机会产生敲击声。轻微不连续的爆震声音相当清脆，有点类似轻敲三角铁的声音。而严重且连续的爆震时，发动机会有“哩哩哩”的声音，此时发动机也会明显的没力。 现在许多车厂为了将发动机压榨出最大的性能及降低油耗，通常会把常用转速区域的点火角设定的比较提前，所以有些发动机在2000至3000转间负荷较大时，难免会有轻微的爆震，然而轻微的爆震对发动机不会有太大的影响，车主也不用过于担心。但是若因为发动机出问题所产生的爆震，如严重积碳或散热不良等，这种爆震通常很严重，如果是在高转速高负荷发生连续且严重的爆震，不出一分钟，轻则火花塞及活塞熔损，严重的甚至连汽缸及发动机本体都会炸穿。 5、关于爆震感知器： 最快速且有效的抑制爆震的方法，就是延后点火提前角，降低燃烧压力。所以爆震感知器作动原理，是当侦测到发动机爆震时，则将点火提前角延后到不会爆震的点火时机，待发动机不爆震时，再慢慢的将点火提前回复。爆震感知器是利用加速度传感器来量测发动机的加速度变化，也就是震动。工程师在调校爆震感知器时会把爆震的震动模式写入ECU中，一旦爆震感知器侦测出该震动模式，ECU则判定发动机爆震，随即延后点火提前角。目前较先进的爆震感知器甚至能判定是哪一个汽缸爆震，而针对该汽缸个别延后点火提前角。6、93#、97#或98#其实是汽油的抗爆震性： 说到爆震，大家最关心的还是加什么汽油的问题。其实93、97或98是汽油的抗爆震性，也就是其“辛烷值”。什么是“辛烷值”呢？在研究燃料与爆震的关系时，研究人员发现“异辛烷”最能抵抗爆震，而“正庚烷”相当容易爆震，所以就将异辛烷的抗爆震度订为100，而正庚烷订为0。所谓辛烷值97的汽油，就是它的抗爆震度与97％异辛烷和3％正庚烷混合物的抗爆震度相同。 所以这纯粹是抗爆震性的问题，并不是加了辛烷值越高的汽油，发动机就越有力。当然，若是加了辛烷值太低的汽油而导致爆震，或是爆震发生时发动机退点火角，车子的确会比较没力。换句话说，只要发动机不发生爆震，提高油料的辛烷值并不会让发动机更有力或更省油，只会让你的钱包更缩水