O2含量对半焦燃烧特性及动力学影响的热重研究

摘要

针对高炉喷吹固阳烟煤低温干馏产物半焦存在无法燃烬的问题，这与半焦的燃烧特性和动力学机理有关。O2含量是影响半焦燃烧特性及动力学的重要因素。为进行深入认识，本文采用非等温热重法研究氧气体积分数对半焦燃烧特性和动力学的影响。运用高斯多峰拟合法分析微商热重曲线，结合热重曲线和差示扫描量热法曲线分析氧气体积分数对半焦燃烧特性和动力学的影响。加深了对半焦燃烧过程的认识，该研究可为高炉喷吹半焦提供理论性指导，为国内学者继续进行半焦的实验研究提供参考。
　　本文应用工业分析仪测定了半焦的工业分析，利用全自动表面及孔径分析仪测定半焦的孔结构参数。根据半焦的吸附等温曲线分析得出，其曲线更符合第III类吸附等温线。运用同步热分析仪对半焦在氧气体积分数分别为24%、26%、28%、30%的条件下，进行热重燃烧实验。利用高斯多峰拟合技术把半焦的微商热重曲线分成挥发分析出燃烧和碳燃烧两条微商热重曲线，并且得出挥发分析出燃烧曲线的起始和终止温度，碳燃烧的微商曲线的起始和终止温度。分析半焦的热重曲线，得出着火温度、燃烬温度、燃烧时间。通过这些数据深入分析半焦的燃烧过程。结果表明：烟煤半焦燃烧总体可以分为脱水、挥发分析出以及挥发分和碳燃烧、残碳燃烬3次失重。挥发分析出燃烧以及碳燃烧阶段可以再细致地分成半焦热解、挥发分析出燃烧、混合燃烧、碳燃烧4个阶段。增加氧气体积分数，可降低半焦的着火温度和燃烬温度，减少燃烧时间。30%?(O2)下，着火温度最低，是357.10℃；燃烬温度最低，是583.22℃；燃烧时间最短，是21.80min。
　　Coats-Redfern法的计算结果表明：在24%?(O2)～30%?(O2)条件下，半焦热解阶段的表观活化能是24.85kJ/mol～63.69kJ/mol，表观指前因子是1.93min-1～2.23×103min-1，相关系数是0.9828～0.9974；挥发分燃烧阶段的表观活化能是26.24kJ/mol～65.29kJ/mol，表观指前因子是2.60min-1～3.01×103min-1，相关系数是0.9836～0.9989；混合燃烧阶段的表观活化能是28.18kJ/mol～58.70kJ/mol，表观指前因子是3.28min-1～1.27×103min-1，相关系数是0.9877～0.9999；碳燃烧阶段的表观活化能是25.68kJ/mol～63.81kJ/mol，表观指前因子是2.45min-1～3.32×103min-1，相关系数是0.9827～0.9998。表观活化能的最小值处于混合燃烧阶段，分别是24.85kJ/mol、26.24kJ/mol、28.18kJ/mol、25.68kJ/mol。表观指前因子的最小值也处于混合燃烧阶段，分别是1.93min-1、2.60min-1、3.28min-1、2.45min-1。

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引言

1 绪论

1.1 课题背景

1.2 高炉喷煤的燃烧

1.3 半焦的燃烧特性和动力学的国内外研究现状

1.4 研究内容

1.5 研究意义和研究目的

1.6 本章小结

2 实验内容及方法

2.1 实验目的及意义

2.2 实验样品及设备

2.3 实验原理及方法

2.4 实验方案与步骤

2.5 本章小结

3 氧气含量对半焦燃烧特性及动力学的影响

3.1 高斯多峰拟合分析

3.2 热重曲线、微商热重曲线和差示扫描量热法曲线的分析

3.3 本章小结

结论

参考文献

在学研究成果

致谢