煤干馏反应动力学的2种研究方法比较

为了深入了解COREX块煤在高温下的裂解机理,对所用块煤进行了不同温度下的高温干馏试验,确定不同温度下块煤焦油析出规律,之后分别采用混合模型法和分段法研究其干馏过程反应动力学,计算了相应的活化能和其他动力学参数.结果表明:混合模型法拟合得到3个阶段反应级数n分别为0.5、0.8、1.0,且活化能随着温度升高而增加,但由于该方法放弃反应模型物理意义,得到的只是表观活化能.分段法则根据煤干馏不同过程,确定了反应过程的机理分别为非等温收缩核、一级热解反应和分子扩散的反Jander模型,3个反应阶段的活化能分别为27.82、63.41、84.04 kJ/mol,间接地反映出块煤的裂解动力学特性,同时可为COREX熔融气化炉的数值模拟提供动力学参数.     

热重分析法研究煤粉燃烧过程动力学的Arrhenius方程修正式

煤粉的燃烧过程常被作为能量的提供者应用于不同工业,为研究升温速率对煤粉燃烧过程动力学的影响.本文采用热重分析法对20℃/min、25℃/min、30℃/min和35℃/min升温速率下的煤粉燃烧过程进行分析.结果表明:随升温速率的提高,煤粉燃烧过程有明显的热滞后现象.根据煤粉燃烧过程的特点,以反应速率曲线波谷对应的温度点,将着火点到燃尽点的燃烧过程划分为两个阶段,并分别采用界面化学反应模型和内扩散模型来描述相应阶段的动力学过程.由所获得动力学参数可知,不同升温速率下活化能E_(ai)和指前因子Ai的动力学补偿效应可表示为ln A_i=a E_(ai)+b,升温速率β对活化能E_(ai)的影响可表示为E_(ai)=△E_alnβ_i+E_(a0).随将常用的Arrhenius方程ln k_i=-E_(a0)/RT+ln A_0修正为ln k_i=-E_(a0)/RT+△E_a(a-1/RT)lnβ_i+ln A_0来描述升温速率β对煤粉燃烧过程反应速率常数k的影响.而后,采用10℃/min、15℃/min、40℃/min和45℃/min升温速率下的煤粉燃烧试验对Arrhenius方程修正式的外推性进行验证,效果良好.因此,Arrhenius方程修正式不仅能很好地描述升温速率β对煤粉燃烧过程化学反应速率常数k的影响,而且还具有一定的外推性.     

表征铁矿粉烧结液相流动性能的新方法

为了弥补传统评价铁矿粉烧结液相流动性能指标不考虑液相流动速度、温度及升温速率或不考虑温度对液相流动速度影响的不足和采用多个指标分开来表征液相流动速度与温度所带来的使用上的不便.利用可视卧式高温炉观测铁矿粉试样的熔化流动过程,结合试验中试样收缩与流动规律定义了烧结液相流动始末点,并提取重要参数指标:流动温度、流动时间、面积增长率和升温速率;给出了定量表征温度对烧结液相流动速度影响的函数关系式v(T);在此基础上建立了以实际烧结生产温度为基准,包含流动过程各种关键信息及其内涵的流动性特征数(LD).对比2种方法得到的结果,发现采用流动性特征数可以进一步区分出不同铁矿粉的流动性差异,提高了表征精度,从而为评价铁矿粉流动性能提供了可靠的参考依据.     

煤粉与半焦的混合燃烧特性及动力学分析

为探究煤粉添加半焦后混合燃料的燃烧性能,通过热重分析研究煤、半焦及其混合物的燃烧过程,得到燃烧特性参数.由于不同温度区间的燃烧反应机理不同,利用分段法对燃烧过程进行动力学分析,对燃烧反应的前、后期分别使用缩核反应模型和缩核内扩散模型进行模拟,从而得到动力学参数.结果显示,随着混合燃料中半焦含量增加,其可燃性指数和燃烧特性指数都减少,燃烧前期活化能由76.79kJ·mol-1增加到92.75kj·mol-1,后期活化能由102.62kJ·mol-1增加到107.94kJ·mol-1.说明半焦的添加会降低混合燃料的燃烧性能.对比不同半焦含量的混合燃料的燃烧特性参数和动力学参数,半焦的质量分数应控制在15%以内最适宜.      

COREX流程中块煤/半焦性质与粉化关系探讨

 块煤的高温粉化是限制CCREX高效生产的主要因素之一,采用试验和理论结果分析了块煤在熔融气化炉内的高温粉化规律及关键控制因素。通过块煤的高温模拟成焦和热重试验,分析了块煤高温强度的演变与气化动力学规律,在建立传热与块煤性质、粉化行为关系的基础上,提出了抑制块煤高温粉化的方法。研究结果表明,在块煤平均温度达到700 ℃之前,总吸热比例已达到80%,而煤焦转化率仅增加了30%,此时高温强度小于30%,起始气化温度和气化活化能很低,属于快速粉化阶段。后期吸热量每增加10%,转化率可增加20.4%,其反应性及裂变强度分别降低8.36%和增加7.75%,气化活化能大于230 kJ/mol,属于慢速粉化阶段。因此,前期传热是COREX炉内块煤粉化的限制性因素。     

B-ISDN资源管理技术的研究

结合ITU-T第13研究组关于B-ISDN资源管理技术方面的最新研究进展,研究讨论了B-ISDN中流量控制/拥塞控制的参考模型、主要功能、ATM传送能力、以及网络性能与服务质量(QOS)的关系等,也探讨了存在的有关问题。     

分段尝试法研究半焦/CO2气化反应过程动力学

为了深入了解半焦与CO₂的气化反应过程动力学,本文通过不同升温速率下的非等温实验,确定在不同阶段下富鼎半焦与CO₂的气化机理.采用分段尝试法研究富鼎半焦与CO₂气化反应过程动力学,确定反应过程前期与后期的机理函数分别为f(α)=(1-α)[1-ψln(1-α)]1/2和f(α)=(3/2)[(1-α)-1/3-1]-1,从而建立相应动力学模型,计算反应过程不同阶段的动力学参数.通过对不同阶段的动力学模型进行数据拟合,实验数据与模型吻合较好,相关系数都大于0.98.最后,根据求得的动力学参数,确定不同升温速率下活化能的补偿效应,即活化能与指前因子的关系式.      

大同煤热解动力学研究

目前,COREX流程中的熔融气化炉采用块煤代替焦炭作为燃料冶炼铁水。块煤在熔融气化炉中的反应行为对炉况的稳定顺行及铁水质量有着重要的影响。采用非等温热重分析法针对COREX用煤（大同煤）在热解过程中的失重速率、失重量以及影响因子进行了研究,分析了煤热解的整个失重过程,并讨论了不同升温速率对热解的影响。同时,考虑煤热解过程的不同特性,采用分段尝试法建立了煤热解过程的动力学理论模型,进而得到相应的动力学参数,有助于更好地分析块煤在气化炉内的热解行为,为COREX流程块煤的合理使用及采用风口喷煤技术提供理论依据。     

Rist操作线在分析COREX竖炉能耗中的应用

利用高炉里斯特(Rist)操作线原理,研究了COREX熔融还原流程上部竖炉冶炼过程的能量消耗问题,建立了COREX竖炉的Rist操作线,并讨论了其限制条件. 通过计算以图例的形式给出冶炼过程的主要物理化学反应和能量利用情况,可直观地判断冶炼结果,为进一步提高煤气利用提供方向. 结合现场的实际操作条件,给出了Rist操作线在实际生产中的应用,并分析了入炉还原气成分、还原煤气利用率等因素对操作线的影响,为现场工作人员操作竖炉提供理论指导,以保证竖炉炉况顺行.     

分段法研究兴隆庄煤热解反应过程动力学

为克服传统方法在研究煤热解动力学中的不足,提出分段法作为对其进行研究的新方法.以兴隆庄煤为例,根据分段法的思想并结合其热解过程曲线的特点,把整个热解过程的温度区间分为3个阶段.并针对3个阶段的特点分别建立了界面化学反应控速模型、生成物固体体积不变的内扩散控速模型、生成物固体体积收缩的内扩散控速模型来对实验数据进行拟合.结果表明,所建立的动力学模型能得到良好的拟合效果,并最终确定出了各阶段的相关动力学参数.使用分段法能很好地描述兴隆庄煤热解过程动力学,为进一步的数值模拟及扩大生产过程提供了理论指导.