煤焦燃烧反应动力学参数与煤种的通用关系

根据作者以前提出的关于煤焦在空气中燃烧的表面反应动力学的新思想，即其表面反应活化能Ｅ与煤种无关，只取决于其温度，但其反应频率因子ｋ０，ｃｈ与煤种有密切关系，在此基础上，本文提出了一种确定煤焦燃烧反应动力学参数的新方法。在这一方法中，确定了Ｅ＝１８０ｋＪ／ｍｏｌ，它适用于在空气中燃烧的任何一种煤焦的反应。     

部分气化煤焦燃烧动力学的活化能分布模型研究

运用两段DAEM模型分析了部分气化煤焦的燃烧动力学．结果表明,两段DAEM模型能准确地描述部分气化煤焦的燃烧行为这是因为部分气化煤焦随着气化率的增加,其燃烧曲线的二次峰越来越显著,而两段DAEM模型正好从理论上考虑了部分气化煤焦燃烧曲线的二次峰特性．同时由两段DAEM模型计算结果发现,随着3种煤焦气化率的增加,其活化能与指前因子增加,代表易反应物质量m的减小,这说明了实验与理论结果一致,随着气化反应的进行,难反应物质的比例增加．     

酥油等温燃烧化学动力学研究

使用锥形量热仪研究100mm×100 mm×10mm的固体酥油在不同温度下的燃烧反应,采用化学动力学法拟合了酥油燃烧过程中质量损失率与时间的单方程模型．结果显示,在酥油燃烧过程中,质量损失速率受产物的解吸附和扩散过程控制．酥油在947-1 165 K燃烧时,合适的反应动力学方程为a1/2=Ae-E、RTt,其中指前因子A等于0．021 3 s-1,平均表观活化能E为17．69 kJ／mol,A和E与温度的变化基本无关,计算结果与实验数据吻合较好．     

煤焦混粉燃烧的试验研究

在对烟煤与石油焦燃料特性和混磨特性研究的基础上,利用燃焦粉量为200kg／h的试验装置,对煤焦混粉燃烧特性进行研究．试验得出,石油焦的热解特性类似无烟煤,燃烧特性类似贫煤;在储仓式钢球磨系统中,当控制掺焦量在30%以内时,不粘磨,且输送时煤粉与焦粉分离也小,呈现良好磨制性能;在试验条件下,煤焦混合粉燃烧时,着火性能变化不大,但机械不完全燃烧损失(主要是飞灰含碳量)随掺焦量的增加而增加,直接影响到燃烧效率．     

升温速率对神华煤液化残渣燃烧特性与动力学参数的影响

运用TGA/SDTA851热失重分析仪进行了神华煤液化残渣的燃烧特性试验研究。实验表明:神华煤液化残渣的燃烧是分两步进行的,在低温段主要是神华煤液化残渣中挥发性的气体急剧析出,引起燃烧失重;高温段则主要是一些有机质、固定碳的燃烧失重。低温段神华煤液化残渣挥发分含量很高且具有集中析出的特性,在365℃~545℃区间内可挥发物质迅速燃烧完毕;高温段燃烧速率相对较低,半峰宽较大,燃烧不够集中。随着升温速率的增加低温段和高温段燃烧的区分更加明显,且使神华煤液化残渣的燃烧失重增加。此外分析了神华煤液化残渣在一定升温速率下的燃烧特性,利用Free-Carroll法得到神华煤液化残渣燃烧化学反应的动力学参数。图3表4参6。     

不同类型秸秆生物炭的燃烧特性与动力学分析

研究不同热解温度、粒度、种类的秸秆生物炭的燃烧特性,并进行动力学分析。结果表明,随着热解温度升高,秸秆生物炭的固定碳、C和高位热值均增加,综合燃烧指数减小,燃烧向高温区移动,活化能增大。随着升温速率增高,生物炭综合燃烧指数增大,活化能降低。生物炭着火温度为260~395℃,燃尽温度为480~555℃,500℃制备的生物炭燃烧特性最好,活化能为48~65 kJ/mol。超微生物炭的着火温度、燃尽温度和活化能最低,综合燃烧指数最高,棉花秸秆生物炭更适合作固体燃料。     

玉米秸秆燃烧过程及燃烧动力学分析

采用TG-DTA-DTG热分析联用技术对玉米秸秆在不同升温速率下进行了燃烧实验.考察了着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度等燃烧特征参数.根据对不同升温速率下玉米秸秆燃烧过程的分析,用双组分分阶段反应模型能够很好的描述玉米秸秆的燃烧过程.建立了玉米秸秆反应动力学方程,得到了在不同温度区间的燃烧动力学方程和表观活化能、频率因子等燃烧动力学参数,并提出了相应的燃烧机理.     

富氧燃烧条件下煤焦特性研究

以大同烟煤为研究对象,在高温携带流模拟反应器上,利用平流火焰燃烧器制取真实富氧燃烧气氛下的煤焦,对不同停留时间下制取的煤焦进行工业分析,讨论停留时间对煤焦的燃尽率、固定碳和挥发份的含量的影响,当停留时间超过94ms时,煤焦的各种参数保持不变.利用热重分析仪进行煤焦的燃烧实验,讨论不同O2/CO2(20/80、30/70和40/60)气氛对煤焦燃烧特性的影响,并采用Coats - Refern法计算煤焦的活化能和指前因子等动力学参数,460～660℃范围内,背景气氛O2/CO2为30/70时煤焦的活化能和指前因子数值最大,为进一步研究煤焦在富氧燃烧气氛中的燃烧反应提供理论依据.     

混煤燃烧反应动力学参数的热重研究

采用热天平,对两种标准煤的混煤燃烧反应动力学参数进行了实验研究。首先对热天平实验的重复性进行了验证,确保获得的实验参数准确、可靠。采取不同的燃烧方式分析动力学参数的变化。非等温燃烧的研究表明,以特征温度区间计算,表观活化能和频率因子均随混煤中烟煤比例的增加而降低。升温速率增加,混煤燃烧的表观活化能有所下降。等温燃烧的研究表明,模型的选择对动力学参数的研究影响很大,通过计算,认为球对称收缩核模型适合于混煤等温燃烧动力学参数的研究。表观活化能的计算结果表明高活性煤种的存在可以很好的改善混煤的着火性能,并且存在最佳掺混比例。图6表5参3     

煤粉燃烧反应动力学参数的试验研究

采用热天平,在２０℃／ｍｉｎ的升温速度下,对１２种煤的燃烧反应动力参数进行了试验研究,得到表面反应违率系数ＩｎＫｓ与１／Ｔ间的关系曲线呈三段线性分布,其分界点温度与由燃烧特性曲线所得到的着火温度及最大燃烧速率对应的温度相一致。此外,通过计算得到了活化能与Ｅ与煤的组成成分间的变化规律及Ｅ和频率因子Ｋ两者的关系曲线。图１０表１参３     

Computation of Instantaneous Fuel Consumption for the Determination of Combustion Efficiency with Special Reference to Coal Briquette Size

This study comprises of the computation of instantaneous fuel consumptions as a straight means for the interpretation of combustion-related characteristics of coal. The model relies on the determination of the extent of combustion by the calculated fuel combustion amounts at specific instants in order to examine the oxidation behavior and possible influences governed by any variable of interest. In this context, coal briquettes prepared by varying dimensions with and without a volume constraint were evaluated and instantaneous fuel consumptions corresponding to the determined instants were computed for comparison rather than introducing the model with a single experiment. Thus, the influences imposed by the enlargement of the briquette volume as well as by the variations in the compactness of briquettes on the effectiveness and efficiency of combustion reactions were dealt. The applicability of the model was checked by the trends revealed from the view of reaction kinetics in terms of activation energies. At the end of the study, the results deduced on the grounds of instantaneous fuel consumption values were seen to have been in full confirmation by those related to reaction kinetics, showing the applicability of the model in reflecting the particular cases during a combustion reaction.     

热重-FTIR法分析不粘煤氧化特性参数

针对不粘煤粉生产过程的氧化自燃灾害,采用TG分析实验研究煤粉在空气条件下的氧化参数与动力学特征.利用FTIR-850红外光谱仪对煤样做红外光谱图分析,研究不同氧化温度下煤化学结构的官能团变化.结果表明:TG/DTG曲线上存在7个特征温度点,特征温度与升温速率呈正相关.将煤粉氧化过程分为失水失重(T1～T2)、吸氧增重(...     

基于活化能的煤自燃倾向性研究

目前,中国现有有关对煤自燃倾向性研究的鉴定方法存在着一定不足,基于此,以活化能为鉴定指标,从理论与实践两方面对煤自燃倾向性进行具体分析与研究,结果表明,利用活化能相关指标对煤自燃倾向性进行有效鉴定具有一定的实用性与科学性,从而为煤自燃防治措施的开展提供了有力理论依据。     

三种催化剂对半焦燃烧特性的影响

用热天平研究了四种半焦的燃烧特性,结果表明：添加催化剂制得的半焦具有较好的反应活性。炭燃烧反应前需要吸附的氧量也相对较小,具有较小的ＭＩ值;并通过燃烧动力学计算发现添加氧化钙制得的半焦燃烧活性最高;最后,提出了平均活化能的概念来作表示半焦燃烧活性的一个指标,提出了平均活化能的概念来作表示半焦燃烧活性的一个指标,并与其它研究者提出的可燃性综合指标Ｓ进行了比较。     

基于Fe_3O_4的化学链制氢动力学特性

针对Fe3O4化学链制氢和CO2分离过程,研究了Fe3O4在CO气氛下还原以及铁在水蒸气下氧化的动力学特性.用Coats-Redfen单升温速率积分法、Ozawa组合升温速率法和lnln恒温分析法对反应机理进行了探讨,并计算了动力学参数.热重数据计算结果表明:在CO和N2体积分数分别为5%和95%时,还原反应属于一级反应,750～900,℃时反应活化能为112,kJ/mol;在CO、CO2和N2体积分数分别为42.9%、14.3%和42.8%时,还原反应可用Jander扩散模型描述,750,～950,℃时反应活化能为49.828,kJ/mol;经Ozawa法验证,加入CO2后的还原反应活化能明显降低.铁与水蒸气的氧化反应接近二维核生长模型,反应活化能较低,为29.633,kJ/mol,且随着温度升高,反应速率常数增大.     

煤与生物质混合燃烧特性及动力学分析

本文利用热分析技术,对煤与两种生物质混合物的燃烧特性进行了研究,并对反应动力学进行了分析.结果表明,混合燃烧改变了煤的燃烧特性,改善了燃烧性能,混合物的燃烧反应服从燃烧反应动力学规律.     

煤燃烧反应活化能的两种研究方法的比较

采用单个扫描速率法中的Coats-Redfern法和多重扫描速率法中的等转化率法对三种煤的燃烧反应的活化能进行了研究。结果表明：Coats-Redfern法需要对反应机理函数进行假设，显示的活化能值受升温速率的影响较大，对不同煤种的区分也不明显。而等转化率法不需要假设机理函数，而且可以减小升温速率所导致的误差，可以较好地区分不同煤种的活化能值。     

Combustion Characteristics and Kinetics of Partial Gasified Coal Char

Abstract

Combustion characteristics and kinetics of partial gasified coal char (PGC-char) were investigated in this article. Two-stage distributed activation energy model (TS-DAEM) and simple model were used to model the combustion kinetics. The experimental results showed that the combustion characteristics of PGC-chars varied with coal types and percentage of gasification. Modeling results showed that TS-DAEM could suitably describe the combustion of PGC-char. The activation energy and preexponential factor increased with the increasing of PGC-char gasification percentage, but the percent of high reactivity part decreased. This indicated that the difficulty reactive part in the partial gasified coal char became more and more with the gasification conversion. However, simple model wasn't fit to describe the combustion of PGC-char, especially for PGC-chars with obvious second peak in combustion DTG curves.