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

    對此，相對做了實驗，在實驗中我們選擇低揮發分、低灰分的內蒙古太西精煤作為原煤, 將煤樣、石灰石原樣經破碎后在110℃下烘干,再用密封式制樣粉碎機統一制成粒度約180目的標準試樣. 將石灰石和煤粉按( 以高嶺石質量計) 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各試樣進行燃燒特性實驗, 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℃. 每個試樣重量約為20. 0mg. 由熱重曲線( TG) 和差熱掃描曲線( DSC) 對樣品進行定性分析。

    原煤和石灰石的DTG曲線上都只有一個大的尖峰區域, 原煤的DTG曲線上的最大值點出現在590℃左右, 石灰石的DTG曲線上的最大值點出現在810℃左右. 當把石灰石添加到煤粉中后, 燃燒明顯分成兩個階段. TG曲線上的A點是兩階段燃燒的分界點, 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, 在添加了石灰石以后, 前期的燃燒強度降低, 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是下降的,只有在石灰石的添加量在30%的時候, 其最大燃燒速率比原煤大, 所對應的溫度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, 導致前期的燃燒強度有所降低, 但是在燃燒后期, 溫度處于650℃～815℃時, 燃燒失重速率有所增加, 并且當溫度在800℃左右時, 又出現一個明顯的失重峰, 這主要是石灰石在高溫下的分解過程,同時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。對于原煤而言, 在680℃時, 95%左右的可燃質基本燃盡; 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. 當石灰石的添加量達到90%時, 此溫度下的燃盡率只有30%左右, 當溫度處于770℃～820℃時基本燃盡。

    這說明原煤樣的放熱集中, 發熱量大. 單純的石灰石在680℃～860℃之間有一大的不對稱的吸熱峰, 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較窄, 發熱量減少. 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, 可以發現,當試樣中煤粉所占比例增大時, 石灰石的分解溫度就會降低. 這是由于煤粉放出的熱量被石灰石吸收,在相對較低的溫度下, 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。

    在上述的實驗條件下, 當石灰石的添加量在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. 當石灰石的添加量在70%～90%時, 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, 相對減少試樣中揮發分的含量; 同時, 這些石灰石在同樣的氧化過程中需要吸收相對較多的熱量, 因此造成著火延遲, 著火溫度升高。
 
    最終從實驗中我們得出三大結論：

（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）當石灰石的量在30%左右時, 試樣的著火點比原煤約降低30℃, 此時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, 同時燃盡性變差。

（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較低。

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