高等燃燒學(xué)小論文

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1、電力學(xué)院2013級(jí)熱能工程專業(yè)研究生《高等燃燒學(xué)》小論文題目：煤熱解特性及解動(dòng)力學(xué)的研究姓名：雷佳時(shí)間：2014年04月03日學(xué)號(hào)：201310533173教師：王保文煤熱解特性及熱解動(dòng)力學(xué)的研究摘要：本文主要介紹了煤熱解在煤燃燒中的地位，當(dāng)前主要的煤熱解模型及其優(yōu)缺點(diǎn)，從而引出煤的FLASHCHAIN模型。煤熱解FLASHCHAIN模型的來源、發(fā)展過程和優(yōu)缺點(diǎn)比較，以及煤熱解FLASHCHAIN模型未來發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞：煤熱解；FLASHCHAIN模型；熱解動(dòng)力學(xué)Abstract：Thispapermainlyintroducesthestatusofcoalpyrolysisin

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

3、LASHCHAINmodel;pyrolysiskinetics0引言煤的熱解過程實(shí)際上是煤屮的大分子在溫度較高時(shí)某些弱鍵發(fā)牛斷鍵從而形成輕質(zhì)的氣態(tài)物質(zhì)和焦油，殘余的分子鍵再聚合生成穩(wěn)定的主要由碳組成的大分子的復(fù)雜過程。煤熱解的各個(gè)環(huán)節(jié)反應(yīng)過程因煤的結(jié)構(gòu)、煤顆粒大小及加熱條件（包括溫度、加熱速率、壓力、氣氛的影響）不同而有所不同，因而揮發(fā)分的產(chǎn)量、析出速率及熱解產(chǎn)物的組成與上面三個(gè)因索有關(guān)，主要是出于加熱速率不同以及斷鍵和官能團(tuán)分解過程不同影響揮發(fā)分產(chǎn)量及產(chǎn)物組成。煤熱解是包括煤的氣化、液化、燃燒和干憾在內(nèi)的煤熱化學(xué)加工的基礎(chǔ)。因此，研究煤的熱解特性并使Z模型化不僅為煤的熱加工過程捉

4、供科淫依據(jù)，也為熱解動(dòng)力學(xué)的研究捉供重要的理論基礎(chǔ)。1煤熱解在煤燃燒中的地位傳統(tǒng)上，煤的燃燒過程一般分為初始的揮發(fā)分析出及揮發(fā)分析出后煤屮其余成分形成的碳粒燃燒兩個(gè)階段。煤脫去揮發(fā)分，木質(zhì)上是煤在受熱條件下所發(fā)生的化學(xué)熱解現(xiàn)象，在一些研究中又把煤在不同環(huán)境中脫去揮發(fā)分進(jìn)一步分為熱解（在惰性環(huán)境屮），氫解（在氫氣中），碳化（在高溫下）和閃解（在高加熱速率下）等。煤熱解時(shí)產(chǎn)生揮發(fā)分及揮發(fā)分的燃燒對(duì)于整個(gè)煤的燃燒過程有著重要影響，有時(shí)其至是決定性的影響。對(duì)于煤利用的要求為高效和低污染，而揮發(fā)分的析出和燃燒與此密切相關(guān)，研究表明煤熱解所產(chǎn)生的揮發(fā)分在氣相的著火是煤粉燃燒的主要著火機(jī)理，揮發(fā)分

5、的燃燒對(duì)于煤粉火焰的穩(wěn)定具冇決定性的影響。加速煤燃燒吋的煤熱解過程能有效地提高總的燃燒效率。其次，煤的熱解對(duì)于炭粒的進(jìn)一步燃燒也有重要影響，尤其是熱解過程中所形成的不同顆粒內(nèi)孔結(jié)構(gòu)對(duì)丁?炭粒燃燒速率的彩響已經(jīng)被大量的理論和實(shí)驗(yàn)研究所證實(shí)。煤粉的熱解過程又是煤燃燒時(shí)所產(chǎn)生的污染物質(zhì)形成的最主要的環(huán)節(jié)，例如大部分的碳黑顆粒和有機(jī)碳?xì)浠衔锒际窃跓峤庵行纬傻?，煤粉燃燒所形成的氮氧化物冇人約60%是由熱解所產(chǎn)生的揮發(fā)分屮所含的氮轉(zhuǎn)化而成。綜上所述，煤的熱解在煤燃燒屮有著非常重要的作用。2煤熱解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型及其優(yōu)缺點(diǎn)由于煤結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和不均一性，現(xiàn)在仍然不能全面地描述煤熱解期間出現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)

6、。科學(xué)家們在實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，從一些簡化機(jī)理出發(fā)，先后捉出了許多的脫揮發(fā)分模型?？趶?97（）年貝特若依克等提出了最簡單的煤熱解動(dòng)力學(xué)的單方程模型以來，許多學(xué)者相繼提出了雙方程、多方程、多組分析岀、熱解機(jī)理性、競爭反應(yīng)以及通用模型等各種經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)以及理論模型，使熱解動(dòng)力學(xué)模型有了極大進(jìn)步。早期的熱解模型以單反應(yīng)、復(fù)合反應(yīng)或多級(jí)分解反應(yīng)為基礎(chǔ)，從目前熱解動(dòng)力學(xué)模型發(fā)展的趨勢來看其發(fā)展的方向大致冇二：英一向簡單的通用模型發(fā)展，主耍兼顧實(shí)用，其二向詳細(xì)的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理模型發(fā)展，主?？紤]從本質(zhì)上反應(yīng)熱解過程，并從動(dòng)力學(xué)的角度加以描述。2.1單方程模型1970年由貝特若依克提出的單方程模型是最

7、簡單的煤熱解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型,認(rèn)為煤的熱解是在整個(gè)煤粒中均勻發(fā)生的，其總的過程可近似為一組分解反應(yīng)。對(duì)于單方程模型，根據(jù)試驗(yàn)研究結(jié)果，卜?列三點(diǎn)結(jié)果值得注意：（1）最終揮發(fā)分產(chǎn)量往往超過按工業(yè)分析標(biāo)準(zhǔn)得到的揮發(fā)分含量；（2）活化能E和頻率因子k的差異很大，E值在16.75~188.4kJ/mol之間變化，而k的變化可達(dá)兒個(gè)數(shù)量級(jí)。發(fā)生這一變化的原因，一部分是煤種變化所引起的，但主要原因是把試驗(yàn)數(shù)據(jù)代入一個(gè)帶冇任意性的動(dòng)力學(xué)模型所致；（3）揮發(fā)分含量在高溫卜?