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煤热解动学及其机理的实验研究

宋绍勇  
【摘要】: 本文应用非等温热重法对7种不同变质程度的煤进行了热解动力学分析,考察了煤热解的影响因素,结合前人的研究成果,发现粒度、升温速率、煤化程度以及煤中的炭、氧、氢元素、矿物质对煤的热解均有影响,煤热解过程不能用一步反应描述。根据热重曲线特征,提出煤热解过程可用两步反应来描述,既二维扩散模型和化学反应模型。对最大失重温度和剧烈热解活化能与V_(daf)、C_(daf)、O/C原子比、H/C原子比及灰分的关系分析表明,最大失重温度随煤的碳含量的增加而升高,热解表观活化能在碳含量为85%左右达到最大值。煤热解表观活化能与指前因子关系分析表明它们之间存在着补偿效应,不同粒度的煤热解过程中动力学参数间的补偿效应遵循直线规律。在反应过程中形成不稳定活化体的活化焓变和活化熵变决定其动力学参数间的互补效应。利用热解XRD进行了煤结构的研究,求得了部分煤的微晶结构参数,得到了煤热解后微晶结构参数的变化规律。通过热解红外光谱法研究了煤热解过程中气体析出的特性,发现煤的组成和结构决定着热解气体的组成,热解气体释放依赖于热解温度,也依赖于煤阶和组成。依据煤热解的动力学分析、煤热解原位XRD、煤热解FT-IR分析,发现煤热解过程存在三个阶段和四类化学反应。


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