微型流化床-快速红外热分析仪开发及焦燃烧动力学研究

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1、分类号学号M201170928学校代码10487密级硕士学位论文微型流化床-快速红外热分析仪开发及焦燃烧动力学研究学位申请人：尹静姝学科专业：热能工程指导教师：姚洪教授答辩日期：2014年01月02日万方数据AThesisSubmittedinPartialofFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchontheKineticMeasurementofSolidFuelCharCombustionviaMFB-IRThermalAnalyzerCandidate:YinJingshuMajor

2、:ThermalEngineeringSupervisor:ProfessorYaoHongHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJan.,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解

3、学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在____________年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要固体燃料（煤/生物质）焦的燃烧反应动力学参数是计算其燃烧速率的重要条件之一。热重（TG）分析仪和沉降炉作为传统的反应动力学分析仪器一直为广大学者所应用

4、。随着动力学研究的进一步发展，这两种分析仪器在使用和计算过程中出现了一些难点。流化床反应器具有内部传热传质充分的优点，但其是否应用到化学反应动力学过程，及对化学反应的适应性、准确性仍需要进一步研究。对此，本文开发出一种微型流化床-快速过程红外（MFB-IR）热分析仪，实现了等温下的瞬时进样，利用快速过程红外气体检测器，根据产物气体浓度变化获得动力学参数。本文首先对MFB-IR热分析仪的系统设计过程进行介绍，其中包括总体原理设计、数据采集软件的建立以及各种参数的计算。然后，在热重分析仪和MFB-IR热分析仪上进行了CaCO3热分解的比较实验，结果发现：MFB-IR热分析仪上测得的碳酸钙热分

5、解的动力学数据在文献报道的范围内，虽然其表观活化能数值小于从TG上获得的数值，但更符合实际过程的规律。另外，在热重分析仪和MFB-IR热分析仪上进行了城市生活垃圾焦和煤焦燃烧反应动力学测试实验。实验结果显示：MFB-IR热分析仪适用于燃料焦的燃烧动力学研究，获得的动力学参数在文献报道范围之内。城市生活垃圾焦与煤焦在MFB-IR和TG上获得的表观活化能变化趋势有区别，二者在MFB-IR上获得的焦氧化反应的指前因子数值较大。流化床内燃烧反应速率较快，相比于TG分析仪而言，焦燃烧反应过程更容易控制在动力学控制区。关键词：固体燃料焦燃烧反应动力学微型流化床快速红外I万方数据华中科技大学硕士学位论

6、文AbstractSolidfuel(coal/biomass)char’scombustionkineticdataisoneoftheimportantparametersforthecombustionreactordesign.Asthetraditionalchemicalreactionkineticanalyzer,thermogravimetric(TG)analyzeranddroptubereactorhavebeenwidelyappliedbymanyresearchers.Withthefurtherdevelopmentofkineticstudies,som

7、edifficultiesoccurredduringtheoperationandcalculationprocessintheanalyzers.AlthoughtheMicro-FluidizedBed(MFB)reactorhastheadvantageofheatandmasstransfer,itsadaptabilityandaccuracyforchemicalreactionkineticanalysisstill