粉煤焦加壓燃燒氣化過程中表面活化反應機理研究

《粉煤焦加壓燃燒氣化過程中表面活化反應機理研究》是依託華中科技大學，由傅培舫擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：粉煤焦加壓燃燒氣化過程中表面活化反應機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：傅培舫
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

在壓力0.1-5MPa的範圍內，終溫1100℃ 時，升溫速率1/6-E4K/s製得的褐煤、煙煤和無煙煤焦在PTGA中燃燒氣化過程中，研究煤焦孔隙表面氣體的Knudsun擴散、過渡擴散和分子擴散規律，建立表面氣體組分濃度的函式；研究煤焦粒徑分布、比表面活化速率和轉化率，建立比表面活化反應動力學函式；用可控高溫高壓 Taylor彌散係數測定裝置及雷射干涉成像，測定主要氣體組分對間的擴散係數，建立高壓下擴散係數與溫度壓力間的關係；建立高溫高壓下質量傳遞與比表面活 化反應動力學間的關係；套用新模型對工業運行的Shell煤粉氣化爐進行模擬計算，以檢驗模型改進前後對預報精度的影響。該項研究可避免n階速率方程的不確定性，解決2.5 MPa以上煤焦燃燒氣化速率與總壓間的關係問題；填補高溫高壓擴散係數及其預測模型的空白，為燃燒氣化速率的預測奠定基礎。

結題摘要

①對常壓和加壓下的煤焦本徵反應動力學的研究取得重要進展，結果表明：煤焦的本徵反應速率隨轉化率的增加而增加，直到轉化率達到90-98%（因煤種而異）才開始下降，這與常規的表觀速率的在轉化率達到40-60%就開始下降完全不同；部分煤焦的本徵動力學速率與轉化率間呈線性關係。②通過TG-DSC實驗方法,能準確辨識高溫反應條件下O2-CO2混合氣與煤焦反應的順序，能更深入地揭示Oxy-Fuel 條件下煤焦的反應機理。③發明和完善了一套實驗方法，能準確測定煤/焦的著火熱、著火溫度，強著火熱和強著火溫度，熄火點及其對應的轉化率。④ 發明了一套煤乾粉氣化的激冷技術，對高背壓條件下噴嘴湍流射流型態的研究表明負荷係數與流態關係密切；⑤燃燒火焰自由基在梯度磁場作用下的運移規律的模擬研究表明：微重力下，擴散火焰可能呈準半球形擴展，甚至熄火；磁場能代替重力場產生浮生力，驅動對流並強化燃燒；磁場浮生力主要源自氧氣所受磁場力的分布差異；磁場梯度的方向對火焰結構有決定性影響；在地面可利用磁場禁止重力。⑥煤燃燒過程中的瞬態釋熱規律的研究表明煤的初期的燃燒焓較煤焦的燃燒大15-50%。⑦生物質燃燒過程中Na/K/Cl等沉積的相變及熱化學過程的研究表明：生物質中的K、Na、Cl在燃燒溫度大於600C時產生氣態的KCl(g)、NaCl(g)、KOH(g)、NaOH(g)、K(g)、Na(g)等。生物質鍋爐的過熱器積灰燒結問題正是由這些氣態鹼金屬化合物的凝結和硫酸鹽化而引起的。⑧ 燃煤循環流化床固硫產物還原性氣氛條件下容易發生硫酸鹽分解，降低固硫效果。