造纸污泥在回转窑中热解的试验研究

本文在自行设计的小型外热式回转窑试验装置上进行了污泥热解试验，考察了污泥在不同热解连温下三种形态热解产物的产率，分析了污泥在热解过程中热解气体的成分和热值的变化特性以及热解半焦的品质。采用表观动力学模型对热解气体的试验数据进行计算，结果表明用该模型描述热解气体的析出是合理的。

三种催化剂对半焦燃烧特性的影响

用热天平研究了四种半焦的燃烧特性 ,结果表明 :添加催化剂制得的半焦具有较好的反应活性。炭燃烧反应前需要吸附的氧量也相对较小 ,具有较小的MI值 ;并通过燃烧动力学计算发现添加氧化钙制得的半焦燃烧活性最高 ;最后 ,提出了平均活化能的概念来作表示半焦燃烧活性的一个指标 ,并与其它研究者提出的可燃性综合指标S进行了比较。

半焦燃烧分段反应动力学参数的计算

利用TG/DSC热重分析仪对半焦在空气气氛下不同升温速率进行热重实验,运用Flynn-Wall-Ozawa方法对半焦的燃烧动力学参数进行分析研究。结果表明:通过活化能的变化趋势可以把半焦的燃烧过程分为三段:水分和挥发分的析出、挥发分的燃烧、固定碳的燃烧。对半焦燃烧过程的燃烧动力学参数进行分段拟合,可以得到每段燃烧过程的表观活化能、表观指前因子、反应级数等动力学参数以及每个阶段的转换温度点,拟合曲线与实验数据的拟合程度很好。

O_2含量对半焦燃烧动力学影响的热重研究

为了更进一步地清楚阐述半焦的燃烧过程,采用非等温热重法研究氧气体积分数对半焦燃烧动力学的影响。将半焦燃烧过程的第2次失重分为半焦热解脱挥发分（阶段1）、挥发分燃烧（阶段2）、挥发分燃烧且碳燃烧（阶段3）、碳单独燃烧（阶段4）4个阶段,采用Coats-Redfern法选取一级反应模型计算各个阶段的动力学参数。结果表明：24%φ（O_2）~30%φ（O_2）条件下,阶段3所需的表观活化能最小。24%φ（O_2）、26%φ（O2）、30%φ（O_2）条件下阶段4所需的表观活化能最大;28%φ（O_2）阶段2所需的表观活化能最大。

用热分析法研究半焦气化动力学

使用等温热重法，对鞍山钢铁公司高炉喷吹用的城子河烟煤制得的半焦气化动力学特性作了研究，并与焦炭的反应性作了比较．研究表明，半焦的反应性优于焦炭，半焦的气化反应是由气体的内扩散控制的，相应的表现内扩散活化能为１３６．８３ｋＪ／ｍｏｌ，并得出了半焦气化的动力学模型．模型预测值与实测值有很好的一致性．

贵州老矿煤焦加压CO_(2)气化反应动力学研究

为解析我国高灰熔融性煤的气化特性及动力学,采用Cahn Thermax 500加压热重分析仪,研究了1种典型贵州高灰熔融性煤焦在加压下与CO_(2)气化反应的特性及动力学,采用混合反应模型对实验数据进行处理,求取动力学参数。实验结果表明:气化温度越高,煤焦的反应速率越快;在0.5~3MPa压力范围内,气化压力越高,煤焦的反应速率越快;气化剂中CO_(2)浓度越高,煤焦与CO_(2)气化反应的速率越快。1 MPa下,老矿精煤快速焦与CO_(2)的反应活化能介于255.82~304.96 kJ/mol之间;2MPa下,反应活化能介于205.83~248.34 kJ/mol之间,2MPa下的反应活化能低于1MPa下的反应活化能。

富氢半焦气化特性及气化反应动力学研究

研究富氢半焦气化特性及气化反应动力学有助于了解气化炉的运行状况,并为气化炉的设计和模拟计算提供基础数据。采用热重分析仪考察常压及加压下各因素对富氢半焦的碳转化率变化,建立定量描述煤气化过程的混合反应模型,并对富氢半焦开展常压及加压的实验数据拟合。结果表明:常压下提高温度有助于富氢热解半焦的气化反应性,且随着温度的升高,反应速率的峰值越大则反应所需的时间越短;加压下提高温度、富氢比例及气化剂中CO_(2)含量有助于富氢热解半焦的气化反应性;建立混合反应模型并通过数据拟合发现:常压下温度在1123 K~1223 K的反应总级数为0.5850~0.7097,活化能为324.55 kJ/mol;温度在1223 K~1323 K的反应总级数为0.7097~0.7490,活化能为160.38 kJ/mol;加压下温度1173 K~1248 K的反应总级数为0.4853~0.6535,活化能为198.40 kJ/mol。混合反应模型在不同温度段对实验数据的拟合度较高,即模型可良好地模拟煤气化的反应过程。

分段尝试法研究半焦/CO_2气化反应过程动力学

为了深入了解半焦与CO_2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CO_2的气化机理.采用分段尝试法研究富鼎半焦与CO_2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.

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76.79 k J·mol^(-1)增加到92.75 k J·mol^(-1),后期活化能由102.62 k J·mol^(-1)增加到107.94k J·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.