高等燃烧学小论文

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1、电力学院2013级热能工程专业研究生《高等燃烧学》小论文题目：煤热解特性及解动力学的研究姓名：雷佳时间：2014年04月03日学号：201310533173教师：王保文煤热解特性及热解动力学的研究摘要：本文主要介绍了煤热解在煤燃烧中的地位，当前主要的煤热解模型及其优缺点，从而引出煤的FLASHCHAIN模型。煤热解FLASHCHAIN模型的来源、发展过程和优缺点比较，以及煤热解FLASHCHAIN模型未來发展趋势。关键词：煤热解；FLASHCHAIN模型；热解动力学Abstract：Thispapermainlyintroducesthestatusofcoalpyrolysisin

2、theburningofcoal,thecoalpyrolysismodelandtheiradvantagesanddisadvantages,whichleadstotheFLASHCHAINmodelofcoalpyrosis.Origin,developmentprocessandcomparsionoftheadvantageanddisadvantageoftheFLASHCHAINmodelofcoalpyrolysis,andthedevelopmenttrendofFLASHCHAINmodelinthefuture.Keywords：coalpyrolysis;F

3、LASHCHAINmodel;pyrolysiskinetics0引言煤的热解过程实际上是煤屮的大分子在温度较高时某些弱键发牛断键从而形成轻质的气态物质和焦油，残余的分子键再聚合生成稳定的主要由碳组成的大分子的复杂过程。煤热解的各个环节反应过程因煤的结构、煤颗粒大小及加热条件（包括温度、加热速率、压力、气氛的影响）不同而有所不同，因而挥发分的产量、析出速率及热解产物的组成与上面三个因索有关，主要是出于加热速率不同以及断键和官能团分解过程不同影响挥发分产量及产物组成。煤热解是包括煤的气化、液化、燃烧和干憾在内的煤热化学加工的基础。因此，研究煤的热解特性并使Z模型化不仅为煤的热加工过程捉

4、供科淫依据，也为热解动力学的研究捉供重要的理论基础。1煤热解在煤燃烧中的地位传统上，煤的燃烧过程一般分为初始的挥发分析出及挥发分析出后煤屮其余成分形成的碳粒燃烧两个阶段。煤脱去挥发分，木质上是煤在受热条件下所发生的化学热解现象，在一些研究中又把煤在不同环境中脱去挥发分进一步分为热解（在惰性环境屮），氢解（在氢气中），碳化（在高温下）和闪解（在高加热速率下）等。煤热解时产生挥发分及挥发分的燃烧对于整个煤的燃烧过程有着重要影响，有时其至是决定性的影响。对于煤利用的要求为高效和低污染，而挥发分的析出和燃烧与此密切相关，研究表明煤热解所产生的挥发分在气相的着火是煤粉燃烧的主要着火机理，挥发分

5、的燃烧对于煤粉火焰的稳定具冇决定性的影响。加速煤燃烧吋的煤热解过程能有效地提高总的燃烧效率。其次，煤的热解对于炭粒的进一步燃烧也有重要影响，尤其是热解过程中所形成的不同颗粒内孔结构对丁•炭粒燃烧速率的彩响已经被大量的理论和实验研究所证实。煤粉的热解过程又是煤燃烧时所产生的污染物质形成的最主要的环节，例如大部分的碳黑颗粒和有机碳氢化合物都是在热解中形成的，煤粉燃烧所形成的氮氧化物冇人约60%是由热解所产生的挥发分屮所含的氮转化而成。综上所述，煤的热解在煤燃烧屮有着非常重要的作用。2煤热解反应动力学模型及其优缺点由于煤结构的复杂性和不均一性，现在仍然不能全面地描述煤热解期间出现的化学反应

6、。科学家们在实验结果的基础上，从一些简化机理出发，先后捉出了许多的脱挥发分模型。口从197（）年贝特若依克等提出了最简单的煤热解动力学的单方程模型以來，许多学者相继提出了双方程、多方程、多组分析岀、热解机理性、竞争反应以及通用模型等各种经验、半经验以及理论模型，使热解动力学模型有了极大进步。早期的热解模型以单反应、复合反应或多级分解反应为基础，从目前热解动力学模型发展的趋势来看其发展的方向大致冇二：英一向简单的通用模型发展，主耍兼顾实用，其二向详细的化学反应机理模型发展，主耍考虑从本质上反应热解过程，并从动力学的角度加以描述。2.1单方程模型1970年由贝特若依克提出的单方程模型是最

7、简单的煤热解反应动力学模型,认为煤的热解是在整个煤粒中均匀发生的，其总的过程可近似为一组分解反应。对于单方程模型，根据试验研究结果，卜•列三点结果值得注意：（1）最终挥发分产量往往超过按工业分析标准得到的挥发分含量；（2）活化能E和频率因子k的差异很大，E值在16.75~188.4kJ/mol之间变化，而k的变化可达儿个数量级。发生这一变化的原因，一部分是煤种变化所引起的，但主要原因是把试验数据代入一个带冇任意性的动力学模型所致；（3）挥发分含量在高温卜•