煤焦还原气化反应动力学参数与煤种的通用关系

在分析前人在煤焦还原反应气化动力学参数与煤种之间无规律的原因的基础上,提出一个煤焦还原反应气化动力学参数与煤种之间的通用关系式。实验检验表明,此通用关系式合理,可供工程计算用。     

煤焦燃烧动力学参数随煤质的变化

研究了不同煤种煤焦燃烧反应的活化能的变化,发现在环境温度800℃-1100℃、炭粒温度1200℃－1500℃范围内,对于煤焦成份（Can Aad)大于70％的煤种,总反应活化能E的数值随煤种煤焦含量（Can Aad）增加而增加,且有明显的变化规律,当Can ad为70％－96．4％时,E为144－180kJ/mol。定量研究了在此温度范围内煤焦燃烧的氧化与还原两种反应各占的份额,还原反应活化能占总反应活化能的19％－35％;还原反应占总反应的份额为365－78％;此两种份随Can Aad减少而增加。     

煤粉中内在矿物对煤焦燃烧反应活性的影响

用浮沉法分选出中等密度级别的煤粉,在马弗炉上以900℃制焦,用HCl-HF-HCl法对煤焦进行脱灰处理,用TGA研究煤焦脱灰前后燃烧反应活性的变化,用N2吸附法研究孔结构的变化,用可溶离子萃取法研究可溶金属离子含量的变化.结果发现,含内在矿物的无烟煤煤焦和褐煤煤焦脱灰后低温反应速率明显降低,而含内在矿物的烟煤煤焦脱灰后低温反应速率变化不大,所有样品脱灰后高温反应速率都明显提高.机理研究表明,这些变化是煤焦比表面积、孔容、颗粒粒径变化和可溶离子含量在不同温度下综合影响的结果.     

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．     

焦炉煤气燃烧反应动力学机理简化与验证

为减少焦炉煤气燃烧室数值模拟的计算时长,基于直接关系图法和敏感性分析法对GRI Mech 3.0详细机理进行简化,通过理想反应器计算和二维数值模拟验证简化机理的有效性。结果表明：在较宽的参数范围内（初始温度300~800 K,压力0.1~2 MPa和当量比0.5~1.4）,含25组分、134步反应的简化机理可以精确计算焦炉煤气的层流火焰传播速度、点火延迟时间、火焰温度以及中间燃烧组分;得到的简化机理能够有效模拟射流火焰的反应物消耗、产物生成、温度以及中间产物分布等特征,在保证计算精度的前提下,大幅减少了数值模拟的计算时长。     

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     

煤种对循环流化床焦炭燃烧速率的影响

建立了循环流化床锅炉整体数学模型,模型中考虑了循环流化床锅炉给煤和床料的宽筛分特性,特别在燃烧模型中引入了煤种通用理论,数值分析了煤种对焦炭燃烧反应速率的影响.数值分析得到温度和煤种热态实验的温度吻合良好,改进后的模型能够准确反应不同煤种在不同粒径下的焦炭反应速率.     

多煤种混合燃烧特性试验研究

将多煤种进行混合燃烧试验,混合方式为煤矸石与风化煤、煤矸石与煤泥、煤泥与风化煤、风化煤和无烟煤,4种样品的混合质量比例均为100∶0、80∶20、60∶40、40∶60和0∶100。升温速率为20℃/min,空气气氛,流量为60 mL/min,终温为1 000℃。结果表明：将风化煤加入煤矸石和无烟煤中,可以改善煤矸石和无烟煤的着火性能,并影响煤矸石、无烟煤的燃烧过程,缩短燃烧时间,煤矸石和风化煤在燃烧过程中具有加和行为。而煤泥对煤矸石的燃烧性能影响较小,风化煤可以促进无烟煤有效点火燃烧,改善燃烧性能。在以无烟煤为主要燃料的发电厂,混配使用挥发分较高的煤种可以改善起火、稳定燃烧过程。     

煤焦水蒸气催化气化动力学分析

利用固定床反应器研究了K、Ca、Ni和Fe金属对600～900℃内煤焦水蒸气气化的催化效果,分析了适用于原煤焦、脱灰煤焦和添加K、Ca、Ni和Fe金属后的煤焦水蒸气气化动力学模型。     

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.     

煤焦燃烧模型的热重实验研究

基于热重分析法对无烟煤和烟煤的两种煤焦在不同氧浓度下(100％、30％、20％和7％，其余为氩气)的燃烧模型进行了研究．比较和分析了几种主要燃烧动力学模型的特点，采用一种新的统一模型和动力学参数对上述煤焦的燃烧过程进行了模拟．分析了煤焦颗粒比表面积在燃烧过程中的变化规律，改进了原有煤焦模型中的表面积系数的选取办法，模拟结果与实验结果吻合程度较好．该模型能够较好地对煤焦的燃烧过程进行模拟，而且采用变氧浓度的实验方法是一种研究煤焦燃烧动力学参数的有效途径。     

煤焦的微观结构对N2O的生成与分解特性的影响

选取５种煤焦，在一个小型循环流床上进行燃烧，研究Ｎ２Ｏ的生成，并就这几种煤焦对Ｎ２Ｏ的分解特性进行了实验，用液氮吸附法对５种煤焦的微观结构进行了分析，就Ｎ２Ｏ在煤焦内部的扩散机理、煤焦的微观特性对煤焦燃烧生成Ｎ２Ｏ或分解Ｎ２Ｏ的特性的影响进行了分析和讨论。     

催化剂对贫煤焦还原NO动力学参数的影响

通过对中国一种贫煤焦还原N0的实验，确定不同条件下该反应的动力学参数及催化剂对这些参数的影响。结果表明，在贫氧条件下(a＜1)，催化剂对贫煤焦还原N0具有重要的催化作用，可降低贫煤焦与N0还原反应的活化能，增大频率因子，从而提高反应速率和N0的还原率。     

煤焦特性及其N_2O生成影响因素的实验研究

在流化床上进行了两种煤的热解及焦炭的燃烧实验,研究了煤种、粒径、热解条件对煤焦性质及Ｎ２Ｏ转化率的影响。研究结果表明：除粒径外,煤种和热解条件都对煤焦中Ｎ的Ｎ２Ｏ转化率有明显影响。     

加压条件下半焦燃烧特性的试验研究

热重分析法是了解煤热解和燃烧机理的有效工具。在自制的加压热重分析仪上,研究了压力（０．１ＭＰａ－０．９ＭＰａ）对煤热解后的半焦燃烧特性的影响,并对结果作了机理性分析。     

煤燃烧过程中矿物质蒸发与煤灰的沉积特性

通过典型煤种的实验和模拟计算驿煤燃烧过程中主要矿物质的蒸发进行了详细的研究，探讨了煤灰组成、燃烧温度和燃烧气氛等因素对这些矿物质蒸发的影响，然后结合几种红典沉积判别指数和已知煤的结渣倾向，分析了煤中主要矿物质蒸发与煤灰沉积的关系，得出了与实际相符的新结论。