基于简单碰撞理论煤粉燃烧动力学模型的研究——PART Ⅲ:氧气可达比表面积

根据不同温度下氧分子平均自由程的大小,比较了小孔、中孔和大孔中三种扩散速率与煤焦表面燃烧速度的大小。研究表明: 2000 K以内,颗粒表面分子扩散速率比氧化反应速率大1个数量级以上,过度扩散速率不小于氧化速率。温度小于1200 K时,燃烧速率比Knudsen扩散速率小1-5个数量级,扩散孔径小于15-28 nm,反应主要在内外表面进行;1200-1600 K时,燃烧速率与Knudsen扩散速率相当,扩散临界孔径28-38 nm,反应在外表面及浅层内表面进行;温度1600 K以上时, Knudsen扩散速率比燃烧速率小1个数量级,孔径38-50 nm以下内表面上碳的氧化速度受扩散控制。煤焦的氧化主要发生在Knudsen扩散临界孔径10-50 nm以上的氧气可达表面上。

煤粉加压燃烧过程中氧气可达比表面积的实验研究

针对煤粉燃烧SCT模型中的氧气可达比表面积,进行了不同煤种的加压热重分析(PTGA)和不同燃尽度下煤焦N_2/BET比表面积的测试,研究表明:煤粉加压燃烧过程中,当平均孔径大于2 nm时,累积比表面积和氧气可达比表面积均随燃尽度的增加而增加,说明该孔径以上的比表面积与燃尽度有很好的相关性;常压下TGA中不同燃尽度下煤焦氧气可达比表面积是PTGA下的1.5～2倍,这部分说明了加压反应速率不可能与压力等倍数增加。

煤粉燃烧SCT模型氧气可达比表面积的实验研究

本文针对煤粉燃烧SCT模型中的氧气可达比表面积,进行了不同煤种的TG实验和N_2/BET比表面积的测试,研究了煤粉燃烧过程中不同温度下比表面积在不同孔径下与燃尽度和燃烧速率的相关性,研究表明:煤粉在燃烧过程中的平均孔径大于3～11 nm时,该孔径以上的累积比表面积与燃尽度有很好的相关性;高阶煤的氧气可达比表面积在反应过程中逐渐增加,而低阶煤的氧气可达比表面积在反应过程中的变化不是很显著;通过大量的实验说明,不是所有的比表面积在反应过程中都发挥作用,而氧气可达比表面积可以很好地反映燃烧速率的变化。

基于简单碰撞理论煤粉燃烧动力学模型的研究——PART Ⅰ:理论建模与热重实验

本文根据反应动力学的简单碰撞理论(SCT),建立了气固两相反应通用模型,进一步研究了煤焦燃烧和燃尽的统一动力学模型;粉煤悬浮燃烧时挥发分的析出模型也可包含在该模型中;该模型充分考虑了粉煤在热天平中与在炉内燃烧条件下氧气浓度和氧气可达比表面积变化规律的差异,并给出了计算活化能函数和氧气可达比表面积的新方法,可提高利用热天平获取的动力学参数对炉内煤粉燃烧速率预报的准确性。通过热重分析和已经报道的试验数据对模型的合理性进行了检验。