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《河南理工大学》 2010年
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义马煤气化反应性研究

谷小虎  
【摘要】: 本文利用德国NETZSCH公司STA409型热综合分析仪,和美国Thermo Cahn公司生产的TherMax500加压热重分析仪,在常压、温度1000℃-1300℃,和在压力0.2Mpa-1.5Mpa、温度900℃-1050℃的条件下,分别研究了义马煤焦的CO2气化反应性。此外为了研究煤灰对气化反应的影响,通过热分析、X-射线衍射物相分析和扫描电子显微镜,对煤灰的熔融特性进行了分析。 试验结果表明,在常压条件下,义马煤焦气化反应性随反应温度的提高而增强,反应速度也随之加快,但这种趋势在灰熔融温度点附近出现了细微的差异;利用未反应收缩核模型(球对称)对反应动力学进行了阐述,发现高温区的活化能大大低于低温区。在加压条件下,随着反应温度的提高,煤焦的气化反应性和反应速率也随之增加,其中反应速度在反应初始阶段最大,随后逐渐减小,而且反应温度差别越大,气化过程的差异越明显,这种变化趋势与常压下的反应情况一致;增大反应压力,煤焦的气化反应性和反应速率也随之增加,但压力过高时对反应的影响不明显,而且在气化反应过程中,压力的影响弱于温度;高压下反应速率常数与温度的关系符合Arrhenius定律,反应级数n随着温度的增加而降低,表明高温下的反应速率对反应物减少不敏感;经计算义马煤焦的加压气化活化能约为60.02kj/mol。经过对煤灰的分析发现,随处理温度的升高,煤灰矿物的分散度下降,由最初随机分布发展到团聚,从片状碎屑物质逐渐黏结成不规则的大颗粒,直至灰熔融形成釉质玻璃体;高温下生成的无催化作用的矿物,以及矿物分散程度的降低,团聚行为,都会削弱煤灰的催化作用;高温下煤灰发生熔融,将会堵塞煤焦表面孔隙,增大气体扩散阻力,降低气化反应速率。
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