煤焦与生物质焦在CO2气氛下共气化动力学模型研究.pdf

《煤焦与生物质焦在CO2气氛下共气化动力学模型研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、鹅自鳍锄固岛密CO2鲺勖学留四良边文，张科达，文芳，梁大明，董卫果，王鹏(煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院，北京100013)摘要：总结了目前常用的煤及生物质的气化动力学模型，运用这些模型处理了2种不同配比的煤焦与生物质焦混合物的气化数据，通过比较各模型的相关性系数发现，未反应收缩核模型更适合于对混合焦的气化行为进行模拟，并求出了相应的活化能。通过比较活化能数据发现，煤与一定比例的木屑混合时，可以相应地提高其反应活性。关键词：煤焦；生物质焦；二氧化碳；模型中图分类号：TQ54文献标识码：A文章编号：1006-

2、6772(2009)04-0038-04由于对生物质的利用能够减少SO、NO等有质，在不同的气化条件下，其气化过程对应着不同害物的排放，并且生物质生长和燃烧过程总的CO，的气化动力学参数。而且即使是同一种煤或生物排放量近似为零，有助于减少温室效应_】J，但生物质，在同一气化条件下，用不同的气化模型所得到质单独利用也存在一些缺点，如技术落后，规模小，的动力学参数也不尽相同。为此，前人在不同的反效率低。而如果将生物质与煤共同利用，比如将煤应条件基础上，提出了多种气化动力学模型。常用与生物质共气化就可以很好地弥补生物

3、质单独利的气化模型主要有容积反应模型、未反应收缩核模用存在的种种缺陷，又能减轻诸如对煤的单独利用型及混合反应模型。时存在的环境污染问题。将煤与生物质共气化已考虑到目前对于煤的气化反应，多选用混合反成为新的研究热点并受到重视，这样建立简单、适应模型来处理实验数据，而对于生物质半焦的气化用、精确的煤与生物质共气化动力学模型不仅具有反应，有选用容积反应模型的，也有选用未反应收一定的理论意义，也更具有了一定的使用价值。笔缩核模型的，基于本实验中参与反应的焦样的特殊者总结了目前常用的煤及生物质气化的动力学模性，有纯煤焦、

4、纯生物质半焦及2种不同配比的混合型，提出了最适合于煤与生物质在CO：气氛下共气焦，所以本实验分别选用容积反应模型、未反应收化的模型。缩核模型和混合反应模型来分别对实验数据进行处理，求取动力学参数，然后对数据处理后的各个1煤及生物质气化的动力学模型结果进行对比，从而选出最适合本实验过程的反应煤或生物质气化反应是典型的非均相气固反模型应。建立能够定量描述煤及生物质气化过程的动2实验力学模型一直以来是科研人员研究的一个重要课题。但是，由于煤及生物质组成结构的不均一性，实验所用为锡林浩特褐煤半焦、木屑半焦及2它们的气化

5、反应过程非常复杂，不同的煤与生物种不同配比的混合焦。半焦是由原样经干馏制备收稿日期：2009—03—19基金项目：国家高技术研究发展计~U(863计划)资助(2007AA05Z324)作者简介：边文(1956一)，女，北京人，工程师，现就职于煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院。38《洁净煤技术~2oo9年第15卷第4期r全国中文核心期刊矿业类核心期刊(CAJ—CD规范》执行优秀期刊J而成。在管式炉中，将破碎至0．5～2．Omm的原样见表1和2。在N气氛下进行干馏，干馏终温为900oC，达到终表1生物质半焦及褐煤

6、半焦的工业分析温后再恒温1h。取部分干馏所得半焦研磨至0．074mm以下，备热天平实验用。实验所用的混合焦i蠹蠹篝生物质半焦蘩爱19蔫j16．5250鬻々l9是由生物质焦与煤焦分别以1：4以及7：73的质量锡林浩特褐嚣焦0,0527·24纛i2ts7i誊7oIl4誊i比混合均匀而成。样品的工业分析及灰成分分析表2锡林浩特褐煤及木屑颗粒的灰成分分析％翰鲢

7、黪l雾嚣。5．99爱誊嚣舞

8、-¨黪彩

9、j半焦的反应性实验采用德国NETZSCH公司生dx=(1一)产的热综合分析仪(STA409PG)，该仪器加热最高温度分别为

10、1250~C，可通入不同的气化剂，进行气对上式两边取对数得：In=ln+nln(1一)化反应，并可在线Ii=I_J步精确测定样品在反应过程中在某一恒定的温度下，值可视为定值，所以将的重量变化，天平灵敏度为2g。实验选用CO作为气化剂。In(Ix对In(1一)作图，可得一条直线，其斜率为反热天平实验前，称量粒径小于0．074mm的焦样应总级数n，截距为Ink，进而可求出该温度下的反10～15mg，并进行抽真空操作，采用氩气作为保护应速率常数k和反应级数n。气体，流量为20mlMmin，抽真空操作后打开氲气阀图1给

11、出了在900~C时混合焦的容积反应模型门，以20℃／min升温速率升温至设定温度，再打开描述，从图1可以看出使用容积反应模型不能正确二氧化碳进气阀门，开始气化反应。由计算机采集的描述混合焦的CO气化行为。图2给出了混合样品随反应时问的失重数据。焦的CO气化行为的未反应收缩核模型描述，从图中可以看出，当碳转化率处于10％～90％之间时，3数据处理未反应收缩核模型能够很好的描述所研究的混合