煤的快速热解动力学研究

煤的快速加热条件下的热解研究对煤气化反应过程以及气化炉的运行有着重要的意义。试验采用TGA/SDTA 851型热天平对不同煤种、不同升温速率、不同灰煤比下的煤快速热解特性进行研究，同时对3种气氛下煤的动力特性进行分析。研究发现：随着升温速率的增加，最大失重速率也有所提高；随着煤的变质程度提高，热解最大失重速率有所降低；随着灰/煤比的增加，失重速率先升后降。说明存在一个最佳的灰/煤比，使得失重速率达到最大值；在N2、、O2、CO2 3种气氛下，CO2气氛下的气化反应进行的温度要高于N2气氛下的热解和O2气氛下的燃烧温度，气化与燃烧相比，气化反应进行的剧烈程度远远小于燃烧。文中也根据Coast-Redfern积分方法得出了煤热解的表观动力学参数。     

玉米秸秆热解特性及动力学的实验研究

本文采用热重分析(TGA)对华北地区常见的玉米秸秆的热解过程及其动力学规律进行了研究。实验中分别以三种不同的升温速率在氮气气氛下将样品从室温加热直至挥发分完全分解。实验结果表明:样品的非等温失重过程由脱水、剧烈失重和缓慢失重三个阶段组成;随升温速率的提高,样品的最大热解速度提高,对应的峰值温度提高,达到失重峰的时间缩短很多,表明加热速率越大挥发分析出的速度越快。建立了玉米秸秆的热解反应动力学方程,得出了玉米秸秆的热解反应动力学参数,并探讨了相应的热解机理。     

秸秆热解特性及热解动力学研究

用热重一差热分析仪对玉米秸秆在不同升温速率下进行了热分析试验.试验结果表明,玉米秸秆的热解过程主要分为脱水、保持、剧烈失重和缓慢失重4个阶段.升温速率在5 K/min、10 K/min和30 K/min时最大质量损失速率对应的温度分别为318℃、325℃和341℃.在热重试验的基础上,分别采用Coats-Redferrl法、最大速率法和分布活化能模型等不同的动力学处理方法对秸秆热解进行了动力学计算,并用Malek法对机理方程进行筛选,得出了不同升温速率下连续的一级反应动力学模型.     

混煤热解反应动力学特性研究

利用热天平试验测试数据，采用Coats-Redfern积分方法求解无烟煤和烟煤不同比例混煤的热解动力学参数。在整个活泼热解阶段，无烟煤和烟煤的活化能与其热解反应性的对应关系发生了歧变，无烟煤具有较低的活化能，而烟煤具有较高的活化能。煤的热解机制在不同的反应阶段是变化的，通过热分析手段所得的动力学参数反映的是整个热解区域的平均值。对混煤热解进行分段拟合处理的结果表明，混煤在低温段热解机制为一维扩散模型；中、高温度段热解机制为3级化学反应模型。研究结果表明不能仅从活化能数据判断无烟煤和烟煤混煤热解反应性的高低。     

稻壳催化热解特性及动力学研究

利用热重分析仪,以DHC-32和CaCl2作为催化剂,研究升温速率、催化剂种类和催化剂添加量对稻壳热解行为的影响,并采用一级反应对其热解动力学进行了计算分析.研究结果表明:催化剂加入量较少时,DHC-32和CaCl2对稻壳热解焦炭产物的生成具有促进作用,随加入比例的提高,稻壳热解活化能逐渐减少.CaCl2对稻壳热解的催化作用优于DHC-32.     

海藻的热解特性分析

用热重分析法对一种海洋生物质--海藻类植物江蓠的热解过程及其动力学规律进行了研究。分析了样品在不同升温速率(10、20、30℃/min)和不同粒径(0.18、0.28、0.45 mm)下的实验结果，发现样品的非等温失重过程由脱水、保持、剧烈失重和缓慢失重4 个阶段组成,结合傅里叶红外光谱分析了样品热解过程的主要成分变化，比较了各升温速率下的热解特性参数，并计算出热解产物释放指数r; 随着升温速率的增加，热解反应越容易进行。当粒径小于0.45 mm时，时, 颗粒粒径对热解过程影响不大。用Coats-Redfern方法计算出样品的热解动力学参数,发现其热解反应机理函数不同于木质类生物质，求得的活化能E与频率因子A之间存在动力学补偿效应。     

生物质热解的动力学特性研究

用综合热分析仪研究了氮气或二氧化碳作为载气的条件下,生物质(稻壳、玉米秸秆和木屑)热解的TG/DTG曲线的比较。依据TG曲线,将热解反应分为两个主导反应区,其拐点温度为Tf,并根据热重试验数据,利用改良的Coats-Redfern法和常用的46种机理函数,计算出生物质热分解反应的表观活化能、反应级数及频率因子。利用这些基础的动力学参数,计算出生物质热解的动力学特征值——反应速率常数k,活化熵△S≠,活化焓△H≠,活化Gibbs自由能△G≠,以及空间位阻因子P。用这些动力学特征值可以深入地了解反应过程和机理,预测生物质热解的反应速率以及难易程度。     

油茶壳热解特性及动力学分析

利用热重分析技术研究油茶壳热解特性,考察了升温速率分别在5、10、15、20、25℃/min时油茶壳热解的特征参数,发现油茶壳的热解过程分成3个阶段,主热解阶段在250~350℃之间。分别用Ozawa法和Friedman法对油茶壳热解进行了动力学计算,发现随着热解转化率的增加,活化能分别在139~270 kJ/mol和151~302 kJ/mol范围内。通过Malek法确定了油茶壳热解满足J-M-A方程,反应机制为随机成核随后生长,并给出了机制函数的微分形式和积分形式,反应级数为0.3。该研究为后期油茶壳的热解装置的设计和工艺参数优化提供参考。     

稻壳热解特性及动力学研究

对稻壳在升温速率分别为20 K/min、30 K/min和50 K/min的情况下进行热重实验,分析结果表明稻壳热解分为3个阶段:失水干燥阶段,挥发分析出段和碳化阶段。通过Coats-Redfern(C-R)法和Malek法进行热解机理的确定及动力学参数的计算,发现其反应机理为球形对称的相边界反应R3,同时求出表观活化能E和频率因子A。最后通过求解热解动力学方程对C-R法求解得到的稻壳热解动力学参数进行验证,发现模型计算的结果与实验值吻合良好,说明用C-R法结合Malek法选出的机理函数可以较准确地描述稻壳的热解过程。     

秸秆快速热解动力学特性研究

采用自行研制的大物料热重分析装置研究生物质(秸秆)在800、900、1 000℃等温条件下的热解特性。结果表明,大物料热重反应时间短,各个阶段反应相互叠加,热重分析曲线(DTG)出现多个峰值。采用化学动力学法拟合了秸秆在等温热解过程中的质量损失率与时间的单方程宏观模型,求取了活化能E和指前因子A,得到等温热解反应动力学方程,计算得到质量损失率和反应时间的理论曲线与试验曲线相吻合。     

煤热解过程中氮分配规律的试验研究

利用热重分析仪对煤的热解过程进行试验研究,考察不同终止温度和试样粒径对烟煤或无烟煤中挥发分氮和焦炭氮转化率的影响.结果发现：碳化程度深的煤热解时,氮更多地保留在煤焦中,反之氮更容易随挥发分析出,形成气态含氮产物;高温有利于氮从煤焦中析出;煤的粒径对挥发分氮析出作用明显,煤粉越细,挥发分氮转化率越高.     

超细化煤粉燃烧特性的研究

超缰化煤粉燃烧是一种新兴的煤粉燃烧方式。它与常规煤粉燃烧方式相比有稳燃效果好,燃烧效率高、低ＮＯＸ污染以及综合经济性高等优点。本文采用由德国ＥＮＴＺＳＣＨ公司生产的ＳＴＡ４０９Ｃ型热天平,在温升速度均为２０℃／ｍｉｎ、试验煤样的质量基本相同以及其它试验条件相同的情况下,对合山煤、晋城煤各四种不同粒径煤样进行了燃烧特性分析。试验结果煤粉经过超细化后,其燃烧特性有明显的改善。     

超细煤粉孔容积和燃烧特性研究

对不同粒度煤粉的结构形态、内孔分布和燃烧特性进行了试验。结果表明,煤粉粒度越小,孔容积越大,燃烧温度越低,燃尽率越高。研究结果对确定再燃所需要的最佳煤粉细度具有一定参考意义。     

部分固体废物的批量高温热解试验研究

为了研究固体废物批量热解特性,在试验台上进行了批量规模的高温热解试验,得到了各样本的热解气组分和产气率.同时,通过热解动力学分析,得出塑料类热解反应主要受热传递过程控制,热解较慢,产气率高(约60%),热值也高(约30MJ/m3);生物质类热解主要由反应速率控制,热解快,在高温下产气率也高达60%,但由于热解气中含有较多CO2,热值中等(约18MJ/m3).     

基于模型化合物的煤中吡啶型氮热解规律试验研究

为了解煤燃烧过程中氮元素迁移规律，选用吡啶作为煤中吡啶型氮元素有机形态的模型化合物，研究其在550℃～1020℃范围内的热解规律。结果表明：吡啶杂环在770℃时开始裂解；在850℃时腈类物质生成量最大，而腈类物质是吡啶氮向氰化氢(HCN)转化过程中的主要中间产物；在950℃以后含氮产物几乎全部以HCN的形式存在。HCN是NOx生成过程中的主要中间产物。     

煤焦CO2气化反应中石灰石催化特性研究

研究了新鲜石灰石和经过煅烧/碳酸化反应(CCR)反复循环后的石灰石在烟煤煤焦CO2气化反应中的催化特性.结果表明,固定碳转化率随新鲜石灰石添加比例的增加而增大,石灰石添加比例为5％时其催化特性达到最佳,且催化活性随气化温度的升高而降低;在不同热解温度下添加2.5％新鲜石灰石制得的煤焦的气化特性与气化温度密切相关,当气化温度高于热解温度时,催化活性基本不受热解温度影响;随着CCR循环次数的增加,低温气化时石灰石催化活性比新鲜石灰石略低,但仍可作为煤焦气化反应的有效催化剂.     

煤粉热解特性实验研究

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四个阶段,在1400℃之前DTG曲线有两个失重峰。从室温至400℃之间的,各样品的失重特性无明显区别。在400-980℃间,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。     

煤粉粒径对燃烧特性影响的试验研究

对4种不同粒径的冷水江煤和郑州矿物局贫瘦煤在升温速率均为20℃/min、气体流量为65mL/min的试验条件下进行了热重试验。结果表明:随着煤粉粒径的减小,最大燃烧速率出现得更早,着火提前;着火温度降低,燃尽温度也随之降低;煤粉活化能减小,煤粉的综合燃烧特性指数有较大提高,燃烧特性得到改善。