Thermal decomposition analysis of coal-waste sludge and coal-sunflower seed husk blends

The thermal decomposition analysis of coal-pharmaceutical waste sludge,coal-sewage waste sludge blends and coal-sunflower seed husk blends are studied by TG dynamic runs at the heating rate of 20 ℃/min within the temperature range of 25 ℃-900 ℃.The effect of different kinetic models on the determination of kinetic parameters of thermal decomposition has been investigated.Results show that for coal-pharmaceutical sludge blend,coal-sewage sludge blend and coal-sunflower seed husk blend the optimal model functions are the three-dimensional diffusion reaction,2-dimensional and 3-diemensional nucleation and growth reactions,respectively.The Arrhenius kinetic parameters of the pre-exponential factor and activation energy of blends,as well waste sludge and sunflower seed husk only are proposed.

褐煤混煤燃烧特性的热重分析法研究

利用热重分析法对三种褐煤及其混煤的热解、着火和燃尽等燃烧特性及其活化能进行了研究。试验结果表明 ,混煤中的单一煤种在混煤燃烧过程中基本保持各自的着火和燃尽特性 ;而其热解特性和活化能与掺混比例有关。提出了能够表征单煤及混煤燃烧性能的综合燃烧特性指数 SN。

煤矸石热解特性及热解机理热重法研究

利用热重法研究了5种不同产地的煤矸石,在不同热解温度、样品粒度、升温速率时其热解过程及特性,得出了煤矸石的热解特征温度和热解特性参数.并对煤矸石的热解机理进行了分析,得到煤矸石的热解机理方程式和反应动力学参数.结果表明:热解温度、煤矸石种类、样品粒度和升温速率对煤矸石热解过程及特性有重要影响;煤矸石在热解初始阶段,热解反应服从三维球形扩散机制,并且其挥发分不易析出,活化能比较高,随着温度提高,挥发分大量析出,活化能有所降低;煤矸石热解第2阶段受液化反应控制,服从级数为3/2的化学反应,对于发生二次反应的煤矸石,在热解后期,二次挥发分析出需大量能量,活化能比较高.

神华煤液化残渣的热解特性研究

以N2为载气,流速为20mL/min,升温速率分别为15,30,45和60℃/min,终温1200℃的条件下,用TGA/SDTA851热失重分析仪进行了神华煤液化残渣的热解特性试验研究.实验得到了神华煤液化残渣热解的TG和DTG曲线,表明神华煤液化残渣的热解是分两步进行的.在低温段主要是神华煤液化残渣中挥发性的气体溢出引起热解失重;高温段则主要是一些高分子有机质的热解过程.低温段的热解是主要的,它基本上热解掉了神华煤液化残渣重量的30%～40%.神华煤液化残渣挥发分含量很高且具有集中析出的特性,在240～370℃区间内可挥发物质迅速热解完毕.其在高温段的热解产率很小,只有总重量的10%～13%.随着升温速率的增加,低温段和高温段热解的区分更加明显,且使神华煤液化残渣的热解产率提高.此外,还给出了不同升温速率下的神华煤液化残渣热解特性数据和化学反应动力学参数.

不同升温速率下水煤浆的热解特性分析

采用日本岛津(SHIMADZU)公司生产的DTG-60H型热重-差热分析仪研究了胜利制浆厂水煤浆在不同升温速率下的热解特性,所采用的升温速率为20℃/min、30℃/min和50℃/min,气体为99.999%的N2,吹扫气体流量为100 ml/min。水煤浆的颗粒粒度分布用德国SYMPA公司SUCELLCL型激光粒度分析仪用湿式方法测得。根据实验数据计算了不同升温速率下水煤浆的热解动力学参数,分析了水煤浆热解特性。结果表明:随着升温速率的增大,水煤浆热解的失重份额和活化能增大,热解特性趋好,放热更集中。

神华煤液化残渣的热解特性

在TGA/SDTA851热重分析仪上,以N_2为载气,在气体流速为20 mL/min,升温速率分别为20℃/min、40℃/min、60℃/min和80℃/min,终温1100℃的条件下,进行了煤液化残渣的热解特性研究实验,得到了不同升温速率下神华煤液化残渣热解的TG和DTG曲线,表明神华煤液化残渣的热解是分两步进行的．在低温段主要是神华煤液化残渣中挥发性的气体溢出引起热解失重,在低温度段180～450℃,挥发分迅速释放；高温段则主要是一些高分子有机质的热解过程．此外,研究了粒径对热解特性的影响．研究发现,随着粒径的增加,残渣的最大挥发分释放速率逐渐减小,而最大挥发分释放速率对应的温度逐渐增加．利用Freeman-Carroll法得到煤液化残渣的动力学参数,为煤液化残渣的有效和经济利用提供理论依据．

混煤燃烧特性的热重分析法研究(英文)

利用热重分析法对六枝化处煤和娄底煤焦两种单煤及其混煤的热解、着火和燃尽等燃烧特性进行了研究.试验结果表明,不同煤质的煤进行掺烧,着火性能和燃烧速度与各个单煤相比有差异,提出了反映煤燃烧、着火及燃尽性能的燃烧特性综合判别指数S′,对两煤种混烧的燃烧特性及其燃尽性能进行初步预测.

混煤热解动力学模型适应性分析

本文选择内蒙烟煤和宁夏石嘴山无烟煤进行混煤的实验研究.利用热重测定混煤的失重曲线和失重速率曲线数据;采用Coats-Redfern积分法和Achar微分法对不同的反应模型求解所选煤样的热解宏观动力学参数,并确定最佳反应模型.热重曲线的分析表明,在混合煤样中,烟煤的比例大于50%时,少量无烟煤的加入对整个体系影响较大;通过对混合煤样的不同反应模型的线性模拟,选择了线性度较好的1级化学反应、2级扩散反应和2级缩核反应模型进行了低温段和高温段模拟,模拟结果表明,无论是积分法还是微分法,烟煤的活化能均低于无烟煤的活化能;微分法和积分法对多种反应模型模拟得到了一致的动力学反应模型,最终确定2级缩核反应模型为最佳模型.

基于热重法的大颗粒煤热解反应动力学

煤炭地下气化是一种将地下难以开采的煤炭资源在原位进行气化的新型煤炭利用技术,煤层空腔演化过程中产生大颗粒煤的热解和气化是煤炭地下气化重要组成部分。为探究煤炭地下气化过程中大颗粒煤的热解动力学特性,采用Netzsch STA 449 F3同步热分析仪研究了不同升温速率和煤粒径对内蒙古烟煤热解特性的影响。在试验气氛N_(2)、流量100 mL/min条件下采用非等温热重分析法,热解终温为1200℃,通过分析TG/DTG曲线,确定在不同升温速率和煤粒径下煤热解的反应特征温度和特征指数,并利用n级反应机理函数和Coats-Redfern积分法进行动力学分析,获得反应级数、活化能和指前因子。结果表明:大颗粒煤热解起始温度T_(i)和最大失重速率温度T_(max)随升温速率的增加而增大,其中T_(i)由升温速率5℃/min时的401℃增加至10℃/min时的425℃,T_(max)由升温速率5℃/min时的442℃增加至10℃/min的469℃,且最大失重速率和热解特征指数随升温速率的增大而增加,促进挥发分释放。煤粒径的增加使T_(i)升高,但对T_(max)没有明显影响,最大失重速率和热解特征指数均随煤粒径的增加而增大,其中最大失重速率由粒径小于0.1 mm时的1.58%/min缓慢升高至粒径为0.7~0.8 mm时的1.85%/min,热解特征指数则由粒径小于0.1 mm时的0.54×10^(-6)%^(3)/(min^(2)·℃^(3))增加至粒径0.7~0.8 mm时的0.84×10^(-6)%^(3)/(min^(2)·℃^(3))。动力学分析结果表明,不同条件下大颗粒煤热解的表观活化能的计算可以划分为2个温度区间,且高温区段的活化能明显低于低温区段的活化能,反应级数均为1.5。升温速率的增加使煤热解平均活化能由5℃/min时的59.46 kJ/mol降低至20℃/min时的47.71 kJ/mol,而粒径的增加则使平均活化能升高。

废白土热解制备烃类化合物的热解行为分析

文章利用动力学模拟与热解试验相结合的方式探究了废白土的热解行为,并阐述了废白土的热解反应路径。Kissinger-Akahira-Sunose和Flynn-Wall-Ozawa动力学分析表明,废白土的热解主要分为两个阶段,反应所需活化能先由207.874 kJ/mol逐渐上升至455.460 kJ/mol,随后进入稳定阶段,最后热解结束,活化能突变至683.229 kJ/mol。固定床热解试验结果表明,废白土热解第一阶段(180~420℃)的主要产物为羧酸,随着热解温度的升高,热解进入第二阶段(420~550℃),将羧酸转化为脂肪烃、芳烃、酮及其他小分子氧化物。该研究可为废白土的热解处理乃至其他含油固体废弃物的热解处理提供很好的理论依据。

神华上湾煤慢速和快速热解焦燃烧性能及其反应动力学

为研究神华煤慢速焦和快速焦的表面特征和燃烧反应性,对神华600℃慢速焦和快速焦表面形貌和官能团进行分析的基础上,利用热重法研究了煤焦的燃烧反应性,采用修正随机孔模型(MRPM)模拟回归了神华煤焦的燃烧反应动力学。结果表明,神华慢速焦SHs的主要组成部分为密实状结构,快速焦SHf具有大量的气孔。SHs含有较少的羟基—OH,羰基减少甚至消失,脂肪族—CH3和—CH伸缩振动减弱,有较高的芳环缩合度。SHs较SHf的着火温度高,燃烬温度低,燃烧性能高。修正随机孔模型对两种焦的拟合度很高,拟合相关系数R2均为0.999 7,均方根误差RMSE均为0.006。拟合SHs燃烧活化能E为60.01 k J/mol,结构参数ψ为1.00,而SHf的E为44.88 k J/mol,ψ为0.62。

抚顺油页岩/聚乙烯热解动力学机理研究

利用热重分析(TGA)技术研究了抚顺油页岩、聚乙烯(PE)及其混合的热解反应过程。结果表明:油页岩和PE混合物共热解过程中,共热解残渣量比油页岩单独热解减少了1.17%,对最大速率热解温度,共热解温度比油页岩单独热解温度低5℃。采用Coats-Redfern和Criado法对油页岩、PE及其混合物热解数据进行处理,从15种常用的固相反应机制函数中遴选出最优解,建立动力学模型。结果表明:油页岩的热解遵循表观一、二级化学反应模型(F1、F2);PE热解过程为扩散模型(D4);而其混合物的热解机理遵循动力学模型F1。混合物共热解活化能均远远小于油页岩或PE单独热解的活化能,共热解期间存在较大的协同效应。

混煤热解特性及热解机理的研究

本文针对两种不同性能煤种掺配的混煤，比较了它们同单一煤的热解特性，用热重分析法研究了混煤的热解反应机理，为混煤的气化提供理论依据。

煤热解模拟新方法—ReaxFF MD的GPU并行与化学信息学分析

针对Reax FF MD模拟煤热解反应机理存在的模拟计算效率和化学反应分析能力缺乏这两个关键问题,本课题组提出将GPU(graphics processing unit)高性能计算与化学信息学分析相结合的新方法,建立了国际上首个基于GPU的Reax FF MD程序系统GMD-Reax及国际上首个Reax FF MD模拟的化学反应分析系统VARx MD,大幅提升了Reax FF MD计算大规模煤分子模型的计算能力,实现了煤热解模拟结果中复杂反应的直接分析.利用该方法可将反映复杂煤结构特点的大规模煤分子模型作为一个整体进行Reax FF MD的模拟,所获得的煤热解主要产物随温度和时间演变的趋势及煤热解详细的化学反应信息,是实验方法或其他计算方法难以得到的.因此本课题组认为GPU并行与化学信息学分析相结合的Reax FF MD模拟新方法为从分子层次上系统认识煤热解转化过程的复杂化学反应机理提供了可能.