【正文】 MnO2含量對燃燒速率影響的一個趨勢。簡言之，MnO2有利于煤粉平均燃燒速率的提高，其中MnO2含量在3%左右時，對煤粉平均燃燒速率的提高較大。，即隨著MnO2的加入將改善煤粉的綜合燃燒性能，當MnO2含量為3%時其效果最佳。 MnO2含量對煤粉平均燃燒速率的影響 MnO2含量對煤粉綜合燃燒特性指數(shù)S的影響 煤焦的燃燒特性結(jié)果及分析由前所述，煤焦平均燃燒速率即為煤粉加熱燃燒過程中煤粉的失重量與燃燒時間的比值，由此可以求得其綜合燃燒特性指數(shù)。，其中各試樣的著火點溫度、燃盡溫度、燃盡時間都不變。 第二組煤粉試樣煤焦煅燒特性試樣號dm/dt(max)單位mg/min失重量/mg失重率/%燃盡時間/mindm/dt(mean)單位mg/min原煤12345 ，%時，煤焦平均燃燒速率反而大于平均燃燒速率。由于此表中煤焦的平均燃燒速率是煤粉失重量與煤粉燃盡時間的比值，其中煤粉燃燒時間由前面所述，為煤粉激烈燃燒所需的時間，與煤粉從加熱升溫到燃燒結(jié)束所需的時間相比要短得多，因此，煤焦的平均燃燒速率普遍偏大。由于本實驗統(tǒng)一以此為標準，因而不影響對煤焦燃燒特性的分析。 ，%時其平均燃燒速率最大，各試樣煤焦的燃盡時間都大致相近，也就是說MnO2含量對煤粉的失重率有較大影響。從理認而言，相同質(zhì)量的同一煤粉中揮發(fā)分和煤焦含量都是相同，而且煤粉試樣在熱重實驗時不論MnO2含量是多少，各試樣都是在空氣中完全燃燒，因為空氣中氧量足夠且時間也足夠。也就是說各試樣的失重率在忽略誤差影響的情況下都是相同的。%時，煤粉的失重率達到最大，%。%時，其促進煤粉揮發(fā)分的強烈析出和煤焦的激烈燃燒，從而導致煤粉在短時間內(nèi)迅速燃燒放熱，煤粉溫度也迅速升高，因此導致了煤粉中低熔點和低沸點物質(zhì)的揮發(fā)，最終導致了煤粉失重率的增大。所以，各煤粉試樣失重率的大小間接體現(xiàn)了MnO2含量對煤粉揮發(fā)分析出和煤焦燃燒的影響。，隨著MnO2的加入，煤粉失重率將增加，從而可表明MnO2對煤粉揮發(fā)分的析出和煤焦的燃燒具有促進作用。而當MnO2含量在4%時煤粉的失重率反而低于原煤的失重率，其原因可能是因為該熱重實驗的差熱天平靈敏度很高，在采集數(shù)據(jù)的過程中容易受空氣流的影響而波動，因此會產(chǎn)生一定的誤差，但從總體而言，%左右時其對煤粉中揮發(fā)分以及煤焦的燃燒具有較大的促進作用。 MnO2含量對煤焦平均燃燒速率的影響 MnO2含量對煤粉失重率的影響，從而全面分析了MnO2含量對煤粉中揮發(fā)分析出和煤焦燃燒的影響。從總體而言，隨著MnO2的加入煤焦的綜合燃燒特性指數(shù)S值都比原煤的大，從而表明MnO2對煤粉中煤焦的綜合燃燒性能具有改善作用，%時達到最大值。 MnO2含量對煤焦綜合燃燒特性指數(shù)的影響 熱重實驗DTA、TG曲線的分析由于相同質(zhì)量的同種煤粉揮發(fā)分與煤焦含量都相同，熱重實驗時各煤粉試樣都在足夠氧量和足夠時間的環(huán)境中燃燒。因此，理論上各試樣的放熱量都相同，只是在實驗誤差的影響下會有略微差別。有關(guān)研究表明[21]，助燃劑MnO2含量對煤粉發(fā)熱量的影響不大。所以只需對各煤粉試樣熱重實驗的DTA、TG曲線加以對比，以分析各煤粉試樣放熱的先后以及放熱的程度，以此判斷MnO2含量對煤粉燃燒放熱的影響情況。（1）原煤與1號試樣對比：相同實驗條件下，由附圖1所示，分析兩者的TG曲線，1號試樣與原煤試樣的開始失重時間幾乎相同，兩條曲線的斜率也幾乎相同，但從圖中可看出1號試樣的失重率高于原煤，關(guān)于失重率的分析前面已提及，由此也可證明MnO2的加入有利于揮發(fā)分的析出和煤燋的燃燒。原煤與1號試樣DTA曲線的對比可見，兩者都有兩個放熱峰，其中第一個放熱峰表示揮發(fā)分的析出燃燒放熱，第二個放熱峰表示煤焦的燃燒放熱。兩曲線的第一個放熱峰都很平緩，表明這兩個試樣的揮發(fā)分的析出燃燒都很少，從而說明了無煙煤的揮發(fā)分含量很低。兩者的第二個放熱峰也較平緩，但其放熱峰峰值比第一個大得多（每個試樣也是這樣），說明兩試樣的煤焦燃燒放熱速率都較緩慢，但兩者煤焦的放熱量較大，從而也說明了煤焦的發(fā)熱量占煤粉發(fā)熱量的主要部分。原煤較1號試樣的DTA曲線的放熱峰提前出現(xiàn)，表明原煤比添加MnO2后的煤粉提前燃燒，添加MnO2后的煤粉燃燒性能反而變差了。這與理論結(jié)果相差較大，由升溫曲線可見，原煤的初始溫度較1號試樣反應時的高，是由于在做原煤的熱重實驗時沒有充分冷卻到室溫。因此，原煤會提前達到著火溫度，所以會出現(xiàn)以上結(jié)果。（2）1號試樣與2號試樣對比：由附圖2所示，兩者的TG曲線幾乎重合?？梢?，煤粉中2%%的MnO2含量對其按發(fā)分析出和煤焦燃燒的促進作用無明顯差別。但由兩者的DTA曲線可見，從升溫開始到約50分鐘后，兩條曲線也幾乎重合（包括第一個放熱峰），說明兩試樣的揮發(fā)分燃燒情況都相似。但在50分鐘過后，2號試樣較1號試樣提前達到平衡。也就是說，2號試樣的放熱時間較1號試樣短，從而可以推斷，當MnO2含量增加后，有利于提高反應速率，使反應提前結(jié)束。但兩者的放熱峰都較緩，說明兩者的放熱程度都差不多。（3）2號與3號試樣對比：由附圖3所示，兩試樣的TG曲線幾乎重合，說明兩者失重情況都相似，揮發(fā)分的析出與煤焦燃燒都相當。但兩者DTA曲線則有明顯的差別，由圖可見，3號試樣的第一個與第二個放熱峰都較2號試樣出現(xiàn)的時間提前，說明煤粉中MnO2含量的增加有利于著火點溫度的降低和煤粉的提前燃燒，有利于改善煤粉的燃燒特性。并且3號試樣的放熱峰峰值明顯較2號的大，說明此刻煤粉燃燒放熱量大，有利于促進煤粉的燃燒。但兩條DTA曲線的變化趨勢相似，說明兩試樣的放熱趨勢相近，只是3號放熱程度較2號試樣大。（4）3號與4號試樣對比：由附圖4所示，兩試樣的TG曲線的趨勢基本相同，只是4號試樣的失重率較3號的大。關(guān)于失重率，由前面分析可之，4號煤粉試樣揮發(fā)分析出與煤焦燃燒情況較3號更好。由兩條DTA曲線的差別可見，3號試樣的DTA曲線的放熱峰較4號試樣的更尖銳、更高，表明3號煤樣煤粉的放熱比4號試樣更激烈。由此可見，MnO2含量為3%%時更佳。（5）4號與5號試樣對比：由附圖5所示，兩試樣的TG曲線趨勢大體相同，且兩水平線基本重合，表明兩者的失重率相當。但4號試樣較5號試樣失重提前，表明4號試樣的著火提前，燃燒性能較5號試樣好。由兩條DTA曲線可知，5號試樣的放熱峰值高于4號且比4號試樣略尖銳，說明5號試樣的放熱情況比4號更激烈，放熱效果較4號更好。綜上分析可知，MnO2含量對煤粉燃燒放熱性能的影響大致為，MnO2的加入有利于改善煤粉的燃燒放熱性能。其中3號試樣，即MnO2含量為3%時其對煤粉的燃燒放熱性能促進效果最好，有利于促進煤粉激烈燃燒。 實驗結(jié)果總結(jié)由前面不同MnO2含量對煤粉的著火性能、放熱性能、揮發(fā)分析出等綜合性能的研究分析可得出如下結(jié)論：（1）煤粉中添加MnO2將顯著改善其燃燒性能，能降低煤粉著火點、促進煤粉燃燒放熱、縮短燃盡時間、促進揮發(fā)分的析出燃燒、增大煤粉和煤焦的綜合燃燒特性指數(shù)。（2）%時，煤粉的著火點溫度達到最低，在此配比下，℃左右，能促進煤粉的提前燃燒。此時，煤焦的綜合燃燒特性指數(shù)也最大，能最大程度地改善煤焦的綜合燃燒性能。（3）當MnO2含量為3%時，煤粉的綜合燃燒特性指數(shù)最大，從而最大程度地改善煤粉的綜合燃燒性能，并且煤粉燃燒放熱程度達到最激烈狀態(tài)。（4）當煤粉中MnO2含量為3%～%時，煤粉各項性能的綜合指標達到最佳，對煤粉的助燃效果最好。（5）MnO2作為助燃添加劑用于高爐噴煤生產(chǎn)實踐中，將有利于改善高爐噴煤的燃燒性能，促進煤粉的完全燃燒，減少未燃盡煤粉的含量。參考文獻[1]楊天均 蒼大強 [M].北京：冶金工業(yè)出版社，1996:22，28；[2]劉仁生 劉應書 、貧瘦煤噴吹技術(shù)研發(fā)及應用[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2006；[3][J].國土資源，2004，9：1；[4]崔村麗，我國煤炭資源及其分布特征[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟,2011,21(24):2；[5]王國雄 王鐵 [M].：冶金工業(yè)出版社，2002；[6] Fuels Data Handbook[M].Cameron Engineers Inc,Denver,Colo,1975；[7][M].上海：華東化工學院出版社，1990：11；[8]Maldonado al[J].國外鋼鐵，1987,1:6～13；[9]Smoot .,Pratt Coal Combustion and Gasfication[M].New York：Plenum,1979；[10]Takeda,[J].鋼鐵譯文集，1993，1：1；[11]賈艷，[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008；[12]聶其紅，孫紹增，[J].燃燒科學與技術(shù)，2001，7（1）：3；[13]陳祎，段佳，[J].中國電機工程學報，2008,28(2):4；[14]顧利鋒，陳曉平，[J].熱能動力工程，2003，18（6）：2；[15]姜秀民，李巨斌，[J].中國電機工程學報，2000，20（6）：5；[16]張卉，陳茂福，[OL].[2012523].中國科技論文在線，；[17]彭其春，周飛，[J].鋼鐵釩鈦,2008,3:2；[18]彭其春，周飛，[J].武漢科技大學學報(自然科學版),2008,5:；[19]魏國，杜鶴桂，[J].鋼鐵釩鈦,2000，21（1）:4；[20]田君，朱百鳴，[J].稀土，2002，2(23):1619；[21]原萌萌，呂鵬程，[J].重慶科技學院學報(自然科學版).2011,13（4）:2，3；[22]沈峰滿，彭雪飛，[J].鋼鐵，1998,9：1～3； [23][D].浙江：浙江大學機械與能源工程學院，2008。致謝本文是在楊艷華老師和鄧能運老師的悉心指導下完成的，從本課題的構(gòu)思到論文的撰寫都離不開兩位老師的幫助。兩位老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度令我受益匪淺，在一個學期的畢業(yè)設計過程中，他們不僅培養(yǎng)了我學習知識、分析問題和解決問題的能力，更教會了我許多做人做事的道理。在這里，我衷心地向這兩位老師表達對他們的感謝之情。在畢業(yè)設計的過程中得到了煤粉課題組其他成員和許多同學的幫助，寢室各室友、朋友、親人的支持與關(guān)心，感謝你們對我無私的幫助與支持。最后，向所有幫助和關(guān)心過我的人致謝！ 胡鋼2012年6月于科院容園附錄 附圖1 原煤與1號試樣對比附圖2 1號與2號試樣對比附圖3 2號與3號試樣對比 附圖4 3號與4號對比 附圖5 4號