烟煤煤焦等温CO2气化动力学模型研究

在建立的化学反应动力学控制实验条件下利用自建固定床实验台研究了烟煤煤焦等温CO2气化反应特性。采用均相模型、未反应收缩核模型和修正体积模型计算得到气化反应活化能分别为147.7kJ/mol、102.9kJ/mol和155.5kJ/mol。利用等转化率法避开反应机理函数的选择,计算得到反应活化能为144.1～166.0kJ/mol。通过比对不同模型相关系数大小以及与等转化率法计算所得活化能范围符合程度相结合的方法,确定均相模型和修正体积模型为最佳动力学模型;根据修正体积模型中经验常数b≈1,可认为修正体积模型与均相模型为同一模型。因此确定烟煤煤焦CO2气化反应最佳动力学模型为均相反应模型。     

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。     

烟煤煤焦的CO2气化反应

采用TG-FTIR方法,在反应温度为950～1300℃时,研究了几种典型煤种及其在高温下慢速和快速热解煤焦的CO2气化反应特性.对4种原煤及其1200℃快、慢速热解条件下煤焦气化产物CH4和CO进行了实时检测和分析.同时对煤焦的孔隙结构和化学组成进行了分析.结果表明,各种热解煤焦的反应速率随气化温度的升高而增大,当达到最大值后随温度的升高而下降;4种煤焦的活化能随热解和气化温度的升高而增大;煤焦气化过程释放CH4和CO的特性与原煤的趋势相似,但原煤热解气化过程中释放CH4的质量浓度比不同热解速率制得煤焦的热解气化释放CH4的质量浓度高出2个数量级,快焦相比慢焦释放出更高质量浓度的CH4;各种煤焦的BET比表面积都较小(除神府慢焦外都小于2 ㎡/g);快焦的气化活性比慢焦的好.     

钾盐对煤焦-CO_2气化反应特性的影响

利用法国Setaram公司生产的TGA92型热重分析仪,比较钾基、钙基、铁基催化剂对煤焦-CO2气化反应的影响,发现钾基催化剂催化效果最好.在反应温度900~1050℃范围内,利用自行建造的小型固定床试验装置研究了气化温度、钾盐催化剂含量、形成焦炭的原煤煤质对煤焦与CO2的气化反应活性的影响.试验结果表明,反应温度对气化过程影响显著,提高气化温度,煤焦与CO2的气化反应速率急剧增加,转化率显著提高;不同配煤比的原煤制得的焦炭,在气化过程中表现出不同的反应特性,弱黏结性的气煤表现出良好的抗碱能力.     

钾盐对煤焦-CO2气化反应特性的影响

利用法国Setaram公司生产的TGA92型热重分析仪，比较钾基、钙基、铁基催化剂对煤焦-CO2气化反应的影响，发现钾基催化剂催化效果最好．在反应温度900—1050℃范围内，利用自行建造的小型固定床试验装置研究了气化温度、钾盐催化剂含量、形成焦炭的原煤煤质对煤焦与CO2的气化反应活性的影响．试验结果表明，反应温度对气化过程影响显著，提高气化温度，煤焦与CO2的气化反应速率急剧增加，转化率显著提高；不同配煤比的原煤制得的焦炭，在气化过程中表现出不同的反应特性，弱黏结性的气煤表现出良好的抗碱能力。     

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。     

基于等转化率法的生物焦CO_2气化反应动力学参数研究

利用热重分析仪在800~950℃对稻秆焦和木屑焦CO2等温气化过程进行了研究。分别采用等转化率法和随机孔模型求解了稻秆焦和木屑焦气化反应的动力学参数。通过等转化率法发现,随着碳转化率的增加,反应活化能随着碳转化率的升高而增大,稻秆焦和木屑焦在碳转化率为0.02时刻(即接近初始时刻)的活化能分别为157.2 k J/mol和166.4 k J/mol;采用随机孔模型计算得到稻秆焦和木屑焦的活化能分别为155.1 k J/mol和165.5 k J/mol,与等转化率法求得的碳转化率为0.02时刻的活化能接近,表明随机孔模型可以准确地描述稻秆焦和木屑焦的气化特性。同时发现,同一气化温度下,稻秆焦的结构参数大于木屑焦的结构参数;不同温度下的同一焦炭的结构参数f与对应的气化温度存在良好的指数关系。最后结合结构参数f与气化温度的指数关系表达式,得出稻秆焦和木屑焦的等温气化反应动力学随机孔模型速率表达式。     

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．     

非等温热重分析玉米芯半焦CO_2气化特性

采用非等温热重法对玉米芯热解半焦CO2气化行为和动力学特性进行研究。结果表明:升温速率对整个气化过程有重要影响。随着升温速率的增大,完成反应所需的温度提高,反应速率增加,反应时间缩短,而且升温速率越大,反应速率的峰值越高且向高温区偏移。利用Kissinger微分法和Coats-Redferm积分法分别计算动力学参数,所得不同升温速率下的平均活化能为180.77kJ/mol;升温速率越大,活化能越小。研究发现,玉米芯热解半焦CO2非等温气化的活化能E和频率因子A之间存在动力学补偿效应,两者满足lnA=0.09384E+2.604。     

高炉熔渣组分对煤-CO_2气化反应性的影响

利用STA409PC综合热分析仪以等温热重法对高炉熔渣组分对煤焦-CO_2气化反应性的影响进行了研究,主要考察了SiO_2、MgO、CaO及Al_2O_3对气化反应的影响。实验结果表明:CaO对高炉熔渣中煤焦的气化反应具有催化作用,但是气化反应温度达到一定值时,CaO组分含量的变化对气化反应速率的影响可以忽略不计;Al_2O_3对高炉熔渣煤焦的气化反应具有一定阻碍作用,且这种阻碍作用与气化反应温度有一定的关系;MgO对气化反应具有一定的催化作用,在本实验的研究范围内,当MgO组分含量在8%~10%变化时,煤焦的气化反应速率随MgO组分含量的增加而增加;当MgO组分含量在10%~12%变化时,煤焦的气化反应速率随MgO组分含量的增加而降低;SiO_2在气化反应过程中既没有起到催化气化的作用,也没有阻碍气化反应的进行,但这没有考虑SiO_2对熔渣流动性的影响。     

在碱金属催化作用下煤焦与CO2的气化反应

利用固定床实验装置、以CO2作为气化剂，进行煤焦气化反应动力学的研究，分析了碱金属的含量及气化温度对煤焦-CO2气化反应的影响。采用未反应核收缩模型对试验数据进行处理，得到气化反应动力学参数。发现气化温度对煤焦与CO2的气化反应影响显著，碱金属作为煤焦-CO2气化反应的催化剂，能够降低反应过程的活化能，提高反应速率，用未反应核收缩模型能够很好地描述煤焦。CO2的气化反应过程。     

热解条件对生物质焦气化活性的影响及等温气化动力学参数求解方法

生物质气化是生物质利用研究的一个重点。生物质气化包含生物质的热解和热解所得焦炭的气化两个过程。不同的热解条件将得到具有不同气化活性的生物质焦炭,不同热解条件制取的焦炭的动力学参数也不相同。本文主要概述了热解条件对生物质焦气化活性的影响。同时基于阿伦尼乌斯公式介绍了生物质焦等温气化动力学参数的两种获取方法,非等转化率法是通过选择动力学模型中的结构因子f(x) 来获取动力学参数,而等转化率法是通过避开选择动力学模型中的结构因子f(x) 来获取动力学参数。基于简单碰撞理论提出了获取等温气化动力学参数的新方法,对阿伦尼乌斯公式中的指数项、指前因子A提出了明确的物理意义。基于简单碰撞理论的等温求解气化动力学参数方法类似于基于阿伦尼乌斯公式的等温求解气化动力学参数方法。     

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。     

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。     

粉煤热解气化过程颗粒大小变化的影响因素

在900℃固定床热解装置中,考察了诸多因素(水分、挥发分、热应力、热解时间以及介质氛围)对粒径为0．61～6．0mm的粉煤颗粒的颗粒大小的影响．结果表明,低挥发分福建无烟粉煤的热解过程仅发生一次碎裂,热解过程中煤粒大小的变化在1 min内即可完成,热应力对煤颗粒大小变化起主要作用,有5%～20%的煤颗粒爆裂为更小的颗粒,而水分与挥发分的挥发对煤粒大小变化的影响不明显;煤样高湿含量(15%)时对大煤粒(＞2．5 mm)在热解过程中粒径大小的变化有一定影响,但对小煤粒(＜1．6mm)几乎没有影响;热解过程中介质氛围对煤粒变化的影响很大,水蒸气对煤粒大小变化的影响要比空气大,而混合气介质(空气/水蒸气)介于这两者之间．