煤的熱解模型思考

時間：2014-05-26 10:10:35

作者：世邦機器

不適用于非等溫過程，文獻提出的雙競爭反應(yīng)模型有了改進，可用于非等溫過程，然而該模型以及文獻提出的無限個平行反應(yīng)模型中的動力學(xué)參數(shù)對煤種來講仍不通用;前述文獻的模型中反應(yīng)速率系數(shù)與煤種無關(guān)，但該模型不能用來預(yù)報大顆煤粒的熱解過程。為了克服上述一些模型的不足，文獻提出了一個能較為準(zhǔn)確地預(yù)報在加熱條件下，煤粒直徑的不同煤種揮發(fā)分析出過程的通用模型--Fu-Zhang模型。褐煤粉碎機和煤粉破碎機均用于煤粉加工的，前者的粉末較大，后者的粉磨較校在該模型中，揮發(fā)分析出的反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)E和K不隨煤種變化，僅是煤粒終溫T和加熱速率的函數(shù)，并找到了E和K及的關(guān)系，較好地解決了煤粒熱解過程的數(shù)學(xué)模擬問題。Fu-Zhang通用熱解模型的主要思想如下：

(1)煤粒熱解的等值動力學(xué)參數(shù)E和K與煤種無關(guān)，僅與煤粒終溫T及加熱速率有關(guān)。

(2)煤粒的最終揮發(fā)分產(chǎn)量y與煤種、煤粒尺寸和加熱條件有關(guān)。

(3)煤粒揮發(fā)分析出的總體速率由Arrhenius公式表示。

為什么在以往的大多數(shù)模型中，煤的熱解動力學(xué)參數(shù)E和K值與煤種有關(guān)呢?文獻[99]分析認為，其原因可能是沒有把諸如煤顆粒的孔隙度、尺寸等物理因素和化學(xué)反應(yīng)因素區(qū)分開來，通常把物理因素對熱解過程的影響歸結(jié)到化學(xué)動力學(xué)因素中去。因此，這些模型中的化學(xué)動力學(xué)參數(shù)似乎與煤種有關(guān)了。而在Fu-Zhang模型中，物理因素對熱解的影響由y來反映，而E，K僅表示熱解過程的化學(xué)因素。在該模型中，當(dāng)量的動力學(xué)參數(shù)與煤種：危關(guān)，這也是有其原因的：許多學(xué)者假定煤是由許多官能團組成的有機聚合物，當(dāng)煤粒受到加熱時，熱解就發(fā)生，不同的官能團產(chǎn)生不同的揮發(fā)分產(chǎn)物。然而，許多結(jié)果表明.對于不同的煤種釋放出的揮發(fā)物成分是相似的，這就意味著不同的煤種官能團的種類相似。當(dāng)煤熱解時，一個鏈的斷裂需要一定量的能量，因此對于煤種，相同的鏈斷裂需要相同的能量。而在同樣的顆粒溫度下，對煤種中的相同的官能團。