粉煤焦燃燒SCT模型的熱重實驗研究及其比熱容的DSC測定.pdf

1、目前，大型電站鍋爐普遍使用粉煤懸浮燃燒系統(tǒng)，粉煤的燃盡度不僅反映了懸浮燃煤系統(tǒng)重要的運行特性，而且嚴(yán)重影響鍋爐效率。如何運用簡單有效的模型預(yù)報煤的燃盡度，對鍋爐燃燒的優(yōu)化調(diào)整與控制及鍋爐設(shè)計均具有重要意義。煤粉燃燒以煤焦的燃燒為主，煤焦燃燒過程中的活性比表面積，是煤焦與氧氣本征反應(yīng)動力學(xué)模型的重要參數(shù)，對從物理本質(zhì)上探討和解釋煤焦的反應(yīng)性具有重要的意義。研究煤焦的熱物性，如比熱在燃燒各個階段的變化，對于準(zhǔn)確預(yù)測煤的著火等燃燒特性有積極的

2、意義。 本文選取了三個煤樣，在滴管爐（DTF）和熱重分析儀（TGA）上制備了9種煤焦，分別測定了其孔徑及比表面積分布，用場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM）對其表觀形貌進(jìn)行了觀察。分別以三種氣氛、三個升溫速率對所制得的焦樣進(jìn)行了熱重分析，運用 SCT反應(yīng)動力學(xué)理論，得到了活性表面積Ae、臨界活化能Ec和頻率因子k0隨燃盡度的分布；并應(yīng)用差示掃描量熱（DSC）對5種煤焦在（70～500）℃范圍內(nèi)的比熱容進(jìn)行了測定。 研究結(jié)果

3、表明：實驗煤焦燃燒過程中，活性表面積Ae隨燃盡度α增大而增大，燃燒反應(yīng)速率達(dá)到最大時，活性表面積的變化速率也達(dá)到最大；活性比表面積的變化率隨著燃盡度α的增大，呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，與燃燒速率成正比，大部分曲線在燃盡度90％附近出現(xiàn)峰值，而后迅速降低。同種煤焦在高升溫速率（30℃/min，50℃/min）下的活性比表面積變化率要明顯高于低升溫速率（10℃/min）下的值。 應(yīng)用SCT模型計算得到的不同實驗煤焦的活化能Ec都表現(xiàn)出

4、在反應(yīng)開始和結(jié)束時較高，反應(yīng)中期較低且分布較為平緩的特征。反應(yīng)后期（α>85％），煤焦活化能快速上升，從(100～200)kJ/mol增大到300kJ/mol。頻率因子k0與活化能Ec的變化趨勢相同，變化范圍與焦樣的種類有關(guān)，大致在（10-6～1011）kg/(m2sPa)之間。 500℃以前，實驗煤焦比熱容的測定值與模型預(yù)測值變化趨勢一致，都隨溫度升高單調(diào)增加，從70℃的0.9 J/g ℃左右增大到500℃時的（1.4～1.7