研究与探讨
传源南环境 1897228
氧化温度对沥青岩结构及其燃烧特性的影响
张真2冯道显1董安民2邵敬爱2刘汝杰1王贤华2邓婷婷！
（1中国电力建设工程咨询中南有限公司湖北武汉430071
陈汉平2
2华中科技大学能源与动力工程学院，煤燃烧国家重点实验室湖北武汉
430074)
要酒青岩是一种辉发分含量高，粘结性强的燃料，采用低温氧化方法可以降低其粘结性，有助于其在锅炉中燃烧。研摘要
究氧化温度对沥青岩结构及其燃烧特性的影响，发现沥青岩的粘结性受融键、脂肪烃和碳基共同作用，其中醚键的作用较大；沥青岩及其氧化样的燃烧过程包括水分脱附和蒸发、吸氧增重反应、受热分解过程、剧烈熟烧和燃爆5个阶段，低温氧化使得热分解阶投廷迟，沥青岩的粘结性降低。
燃烧特性化学键
关键词沥青岩低温氧化
粘结性
中图分类号：TE626.6
文献标识码：A
沥青岩挥发分含量高，在燃烧过程中会析出大量的胶质体并阻碍与氧气的接触，同时导致严重的积灰结渣，对锅炉的安全稳定运行造成不利影响，属于高粘性燃料。目前针对高粘性燃料，常采用的措施包括氧化破粘-3)，煤与焦掺混法* 机械破粘法5)和加人添加剂法(6.7)。氧化法的温度一般是在 300℃以下，掺混法需要价格较高的焦样，而机械破粘法和添加剂的选择对燃烧条件有一定的要求，因此相比较面言，氧化法工艺简单、适用性广。
目前关于沥青岩低温氧化的研究很少，沥青岩的粘性与其结构组成息息相关，因此本文基于低温氧化方法，研究不同氧化温度对沥青岩化学结构及其燃烧特性的影响，以期揭示沥青岩的粘结机理和探索合适的破粘方法。
实验 1
(1)实验原料。实验采用的沥青岩来自土耳其，经过于燥、研磨后，筛选粒径范围1~1.4mm的样品，用样品袋密封置于干燥器中保存，采用西班牙LasNavas公司的SDTGA-2000型工业分析仪和德国Elementar公司的VarioELⅢ型元素分析仪对沥青岩进行工业分析和元素分析，结果见表 1。可见沥青岩的挥发分和硫含量很高，分别达到了51.6%和 8.1%。
表1沥青岩工业、元素分析
工业分析
A
Md
PA
%
元素分析
"OsNH"
FCad
3.72 51.60 23, 42 21.26 43, 18 5, 40 0.638. 10 15.55
(2)氧化样品的制备。氧化样品的制备在固定床反应器中进行：将25g沥青岩置于反应器中部，通人250mL/min空气，从室温以10℃/min升温到氧化终温（200℃、240℃和 280℃)，并保温20min，反应结束后冷却至室温收集样品，用样品袋密封保存于干燥器中。
(3)样品的分析。沥青岩在低温氧化过程中会发生复杂的物理、化学反应，使其分子结构发生变化，从面影响样品的些物理化学特性。本文采用德国Bruker公司生产的 VERTEX70型傅里叶红外光谱仪(FTIR)分析氧化前后沥青
文章编号：1672-9064(2018)03-029-03 岩官能团的变化。
热重法可以比较直观地得到燃烧过程中样品重量随温度的变化情况，对热重曲线(TC)进行微分可以得到重量变化曲线（DTG)，结合代表样品吸热或放热速率的DSC曲线，能很好地反映样品的燃烧性能及燃烧过程。在燃烧过程中燃料的粘结性会影响到挥发分析出和焦炭燃烧等反应，因此本文在耐驰公司生产的STA449F3型同步热分析仪上研究沥青岩氧化前后燃烧过程的变化。热重实验条件如下；样品量 10mg，空气流量20mL/min，从室温以10℃/min升到800℃，
然后保温30min。 2结果及分析
(1)温度对失重率的影响。在低温氧化过程中，沥青岩中的易挥发成分开始分解析出，导致质量减少。沥青岩随不同氧化湿度的失重情况如表2所示，可以看出温度越高失重率越大。采用气相色谱仪(CC)检测气体产物，发现主要成分是 CO和CO,,还有少量的CH,和 H2
表2氧化样失重率
氧化温度/C 200 240 280
失重率/% 1.78 2.52 5.94
(2)样品的FTIR分析结果。沥青岩原样的FTIR分析结果如图1所示，可以看出，原样有多个吸收峰，有-OH的伸缩振动，-CH,和-CH，伸缩振动，C=O的伸缩振动,C=C伸缩振动，-CH,和-CH,弯曲振动，醛键、酚类、醇类、脂类等C-O 伸缩振动，表明沥青岩中含有丰富的含氧官能团、脂肪烃、环烷烃和芳环等。主要官能团的FTIR特待征峰范围如表3所示。
由图1可以得到，沥青岩氧化之后3600~3530cm处的峰值在减小，即羟基含量相对在减少，甲基和亚甲基的形状及强度有所减弱，低温氧化后含量大幅度减少。氧化后羟基及脂肪烃吸收峰减弱，是因为沥青岩中羟基和脂肪烃等属于比较活跃的管能团，在低温氧化条件下，酚羟基和醇羟基会与氧发生反应，因为这些反应可以生成羧基，或者分解生成
基金项目：国家自然科学基全(51661145010）
作者简介；张具（1992~），男，汉族，项士研究生，研究方向；股项股瑞及料改性，
2018.NO.3.
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