煤焦水蒸气气化动力学模型及参数敏感性研究.pdf

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1、第41卷第5期燃料化学学报Vo1．41NO．52013年5月JournalofFuelChemistryandTechnologyM，dy2013文章编号：0253—2409(2013)05-0558-07煤焦水蒸气气化动力学模型及参数敏感性研究帅超，宾谊沅。，胡松，向军，孙路石，苏胜，许凯，徐朝芬(1．华中科技大学煤燃烧国家重点实验室，湖北武汉430074；2．湖南省电力公司科学研究院，湖南长沙410007)摘要：在热重分析仪上对小龙潭煤焦、府谷煤焦和晋城煤焦水蒸气气化过程进行了研究。使用收缩核模型、混合模型和随机孔模型模拟了三种煤焦水

2、蒸气气化反应过程。结果表明，混合模型总体上模拟效果最好，收缩核模型和随机孔模型对低变质程度的小龙潭煤焦气化过程模拟效果不佳，但是适用于模拟另外两种煤阶较高的煤焦气化过程。求解了三种模型的动力学参数，并分析了不同模型参数出现差异的原因。同时，采用敏感性分析法定量研究了模型中的参数发生偏差时引起模型误差的大小，并通过比较发现反应速率常数k为敏感性因素，而混合模型中反应级数n和随机孔模型中孔结构参数为非敏感性因素。关键词：煤焦；动力学模型；水蒸气气化；敏感性分析中图分类号：TQ541文献标识码：AKineticmodelsofcoalchars

3、teamgasificationandsensitivityanalysisoftheparametersSHUAIChao，BYi-yuan，HUSong，XIANGJun，SUNLu—shi，SUSheng，XUKai，XUChao—fen(1．StateKeyLaboratoryofCoalCombustion，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，China；2．HunanElectricPowerCorporationResearchInstitute，Chan

4、gsha410007，China)Abstract：ThesteamgasificationofXLT，FGandJCCOalcharswasstudiedbyisothermalthermogravimetricanalysis．TherelationshipbetweenreactionrateandcarbonconversionofthreeCOalcharswassimulatedbyshrinkingcoremodel(SCM)，traditionalmodel(TM)andrandomporemodel(RPM)．There

5、sultsshowthatTMisthebestoneoverallforthreeCOals．SCMandRPMarenotsuitabletodescribethegasificationprocessoflow．rankXLTcoalchar。thoughtheyhavesatiSfiedsimulationresultstotheothertwoCOalcharswithhighercoalrank．Thekineticparameterswerecalculatedbythreemodels．andthereasonforthe

6、irdifferenceswasanalyzed．Basedonthesensitivityanalysismethod，theerrorofthepredictionwiththechangeofparameterswasstudied．Itisshownthattheapparentreactionratekisasensitiveparameter，andthereactionordernintheTMandthestructuralparametertf，intheRPMarelesssensitiveparameters．Key

7、words：coalchar；kineticmodels；steamgasification；sensitivityanalysis煤气化是煤炭清洁高效利用的重要途径。煤气三种烟煤焦水蒸气气化实验，取得了比均相模型、收化主要由煤的热解和煤焦气化两部分组成。煤焦气缩核模型及混合模型更好的模拟效果，但是该模型化过程相对较慢，因而成为整个气化过程的控制步缺乏成熟的理论支持。Fermoso等运用随机孔模骤，所以对煤焦气化反应动力学的深入研究对气化型较好地模拟了五种不同煤阶的煤焦水蒸气气化，炉的设计和运行具有重要意义。并使用均相模型、收缩核模型及随

8、机孔模型对两种煤焦与水蒸气气化反应是气化炉中的重要反烟煤的水蒸气气化进行模拟，认为随机孔模型优于应，许多研究者选用不同的模型来模拟这一过程。另外两种模型_8J。收缩核模型、混合模型和随机孔张林