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型煤设备对型煤着火的活化能量

发布日期:2015/5/5 9:38:42

    衡量煤燃烧反应性的重要动力学参数之一是活化能。活化能的概念来自气体反应动力学,表示正常分子经过碰撞成为活化分子所需的少数能量煤燃烧并不是简单的气相反应,而是包含有气一气反应、气一固反应及一系列复杂的物理化学变化的过程。同时,扩散对型煤燃烧反应也有十分重要的影响。因此,单纯讲型煤燃烧活化能是无意义的。由于煤的组成十分复杂,结构千变万化,目前分析测试手段还不能研究煤燃烧反应的本征活化能,只能测定其表观活化能。比较不同煤种燃烧特性时,表观活化能是一个简单而有效的参数。另外,在煤燃烧的理论研究,尤其是燃烧过程数值模拟研究方面,活化能是一个重要参数

    型煤设备对活化能代表反应进行的难易程度,活化能小则反应相对较容易。对于型煤燃烧而言,因粒度大,燃烧过程受传热传质的影响,煤粒内部温度分布、各气体组分浓度并非恒定,使得型煤燃烧反应具有瞬态性。因此,研究型煤的活化能一定要考虑燃烧的阶段性,即某一辖化率或燃烧阶段的活化能才有意义。有关报道已经指出,某些型煤着火比较困难,燃烧过程中可能出现断火现象;另外,型煤燃烧时间较长,燃烧后期主要受灰层扩散控制。因此,本课题采用热分析方法研究型煤着火和蕞大燃烧速率时的活化能,比较不同型煤的着火性能。

    (1)活化能的计算:用热重法研究反应动力学的方法有等温法和非等温法。等温法是在恒温下测定物质变化率与时间的关系,该法比非等温法费时,且温度升至实验规定温度之前已发生分解反应,易引起实验误差。非等温法是在线性升温下测定变化率与时间的关系,测定一条热重曲线就可以获得有关的动力学参数。因此本课题采用非等温法。实验结果可以同时获得热重(TG)和微分热重(DTG)曲线,根据TG和DTG曲线求取活化能。

    (2)活化能与煤种的关系:实验研究了烟煤型煤和无烟煤型煤及相应煤焦的活化能。似乎活化能与型煤原料煤煤种无明显关系,但将质量相近的1号和1 0号,2号和7号型煤的活化能相比可知,烟煤型煤的活化能大于或等于无烟煤型煤。从着火温度来看,烟煤型煤着火温度略低于无烟煤型煤为什么会出现如此反差?我们从如下几方面进行分析:①着火温度与活化能并不是两个完全等同的概念,着火温度是反应性指标之一,活化能则反映反应进行的难易程度和反应速率常数受温度影响的程度。②着火温度差异可能与着火机理有关,烟煤挥发分较高,型煤粒度叉较大,可能出现均相着火,然后是固定碳着火和燃烧;无烟煤型煤挥发分低,可能是异相着火,从而导致无烟煤型煤着火温度高于烟煤型煤。⑧烟煤型煤着火前孔容积和比表面积均比无烟煤型煤大,同时烟煤型煤孔表面积增大的幅度比无烟煤型煤大,比表面积及其变化都有利于烟煤型煤着火,降低着火温度;无烟煤型煤则相反。④实验测得的是型煤表观活化能而不是本征活化能,实验所用的烟煤为高硫烟煤,煤中的硫在热解或燃烧过程中容易析出生成硫化氢或二氧化硫,二氧化硫和硫化氢在气相中进一步氧化成三氧化硫,使空气中的氧难以到达煤焦表面,使内扩散阻力增大,可能使表观活化能增大,导致烟煤型煤活化能较大。此外,添加的固硫剂是无机成分,也可能影响型煤活化能。更多请点击:http://www.yhyqj.com