高灰熔點煤氣化反應(yīng)動力學(xué)研究.pdf

1、高溫、加壓、大規(guī)模氣流床氣化技術(shù)是未來潔凈煤技術(shù)發(fā)展的核心,我國大量的高灰熔點煤在目前國際上采用的氣流床氣化工藝中存在一定的適用難題,需要迫切開發(fā)新型的分級供氧干排渣氣化技術(shù),煤焦氣化反應(yīng)動力學(xué)的研究可以為氣化爐的開發(fā)與優(yōu)化提供基礎(chǔ)的實驗數(shù)據(jù)與理論支撐。目前國內(nèi)在與工業(yè)氣化爐近似的高溫和加壓的實驗工況下的煤焦氣化研究相對較少,本文在高溫和加壓熱天平上對典型高灰熔點煤進行了氣化實驗研究,重點考察了溫度、壓力、蒸汽濃度以及煤種的灰熔融特性等

2、因素對氣化反應(yīng)速率的影響,以得到較為準(zhǔn)確的氣化反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)。
　　在常壓、氣化溫度為1100-1400℃范圍內(nèi),采用等溫?zé)嶂胤▽Σ煌航沟母邷谻O2、H2O氣化反應(yīng)特性進行了研究,研究表明氣化溫度的升高促進氣化反應(yīng)的進行;傳統(tǒng)的低溫區(qū)表觀活化能在氣化過程中不變的結(jié)論不再適用,高溫區(qū)活化能隨氣化反應(yīng)進行出現(xiàn)先減少后增大的趨勢,碳轉(zhuǎn)化率為90％時的表觀活化能僅為反應(yīng)初期的一半;SEM電鏡掃描結(jié)果也顯示在低于灰錐法測定的煤焦的變形溫度

3、前,氣化過程中煤焦表面發(fā)生部分熔融,阻礙了氣化反應(yīng)的傳質(zhì)過程,擴散阻力開始影響并控制氣化反應(yīng);反應(yīng)氣氛會影響氣化速率,煤焦-水蒸汽的反應(yīng)活性大于CO2的反應(yīng)活性,高溫下高灰熔點煤的煤焦水蒸汽與煤-CO2的反應(yīng)活性相比差異不大;為深入分析高溫下擴散影響,在隨機孔模型基礎(chǔ)上用Thiele模數(shù)考慮中溫時內(nèi)孔擴散的影響,同時考慮高溫下顆粒邊界層中氣膜擴散的影響,實現(xiàn)了從低溫到高溫的三個控制區(qū)的統(tǒng)一貫通,建立了“考慮灰孔擴散的動力-擴散模型”。與

4、實驗結(jié)果對比發(fā)現(xiàn),模型具有較好的擬合性。
　　在氣化溫度為850-950℃、壓力在0.1-2MPa內(nèi)采用等溫?zé)嶂胤疾炝烁呋胰埸c煤與水蒸汽的加壓氣化反應(yīng)速率,研究結(jié)果表明加壓下氣化反應(yīng)速率隨溫度升高而加快,氣化溫度在900℃以上時氣化反應(yīng)受到擴散影響;給定的系統(tǒng)壓力下,提高蒸汽濃度有助于氣化反應(yīng)的進行,不同于低濃度下的水蒸汽反應(yīng)速率隨蒸汽濃度等比例線性增加的變化規(guī)律,蒸汽濃度從15-50%的變化范圍內(nèi)反應(yīng)速率變化趨勢較為緩慢;一定