探析等离子煤气化动力学研究

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1、太原理工大学硕士学位论文等离子煤气化动力学研究姓名：王胜申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：谢克昌;庞先勇2003.4.1太原理工大学硕士学位论文等离子煤气化动力学研究摘要电弧等离子体属低温等离子体中的热等离子体，这种等离子体内部的电子与重粒子温度几乎相等，均达到103K～104K，因此，不仅温度高，而且含有大量高能活性的粒子，等离子体辅助煤气化过程是一以多种自由基参与为特征的复杂反应体系。为在由清华大学、大连理工大学和我校共同研制开发的、具有中试工业规模的反应装置上研究等离子体辅助煤气化过程的特点，本文从

2、等离子体煤气化影响因素、产物随温度和时间的变化以及不同添加物对产物分布的影响等方面进行了实验。在实验基础上对该过程进行了动力学分析。为了揭示反应器内的温度分布、煤粒的运动特点及反应过程机理和动力学特征，本文进行了计算机模拟。本文对等离子体辅助煤气化的影响因素进行实验研究，探索出该工艺的最佳工艺参数：供粉速率为1509／min、供气量为19Nm3／h、等离子体发生器输出功率为lOOkW、水蒸汽出口压力为0．3^佃a。运用经典的动力学研究方法，首先确定了该过程的基元反应，其次引入线性代数方法——求取系数矩阵的最大线性

3、无关太琢理工夫学矮圭学槛论文组，用线性无关商量来袭示线骸相关离鬟，确定了基元反应中线链独立部分，羧惹对线褴独立部分运焉稳态近似法对这一反应体系进孳亍了筒纯。在上述分析和途似基础上，推导了该过程主要产物静速率方程式。通过对反斑器的熟爨计算，对反应器内难以用常规测温元件检测的一段反应器内的温度迸行了推算；应用office2000中的最小二乘法函数LINEST(known_y’s，knownx’S，const，stats)对实验数据进行了线性拟合，求得了主要产物总反应的速率方程和速率常数；同时求得了主要产物的生成活化能

4、，H2为68．42kJ／mol，CO为48．482kJ／mol，C02为14．38kJ／mol，和常规煤气化报道的相关数据相比偏小，说明了等离子体的介入降低了反成活化能促进了煤气化反应的发生。由于等离予体煤气化反应的速率方程组是非线性的，本论文应用吉尔算法对这一体系进行了计算机穰序模拟，褥到了主要产物及其相关自由基的相对含量随时阗的变化规律；共且秘实验蹰褥结果进行了对比，发现它们能够较好约吻合。另终，本论文经过夕}加CaC03和CaO的实验考套了无极物(矿物质)对煤气化的影响。发现在等离子体辘助煤气佬工艺中也应当

5、是CaO起催纯佟孀为主，C02还潦秀辅。关键词：媒，等离子体，气佬，动力学，计算橇模攒ll太原理工大学硕士学位论文KINETICSSTUDYONPLASMACOALGASIFICATIONABSTRACTAnarcplasmaisakindofhotjet、Ⅳitllhightemperatureandgreatdealofactivespecies．Itsheavyspeciesandelectronsownthenearlysametemperature，whichisupto104K．Coalgasific

6、ationaidedbyplasmaisacomplicatedreactionsystem．Manyfreerascalscontributetothereactionprocess．Inthethesisexperimentswefccarriedoutintermsofgasificationeffectivefactors．kineticsanalysis，temperatureinthereactor,computermodelingonactiveenergyofmainproductgases，ca

7、talysiseffectofmineralmatteronplasmacoalgasification．InordertoinvestigatethecharactersofplasmacoalgasificationthroughtheequipmentonanindustryscalewhichWasmanufacturedbyTsinghuaUniversity,DalianUniversityofTechnologyandTaiyuanUniversityofTechnology,effectingfa

8、ctors，yieldinggaschangewithtimeandaffectionofdifferentaddictivesonproductgasesconstitutesetcwereresearchedexperimentally．Basedontheseresults，kineticsanalysesareexecuted．Todetectthetempera