烟煤煤焦高温热失活特性研究

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1、烟煤煤焦高温热失活特性丁兆勇摘要：通过热重（TG）实验硏究了不同温度和时间下烟煤煤焦反应性的变化特性，辅助拉曼光谱对烟煤煤焦反应性变化的原因进行了分析，得到了煤焦热失活动力学模型。结果衣明，随着热处理温度（HTT）和时间的增加，煤焦的反应性逐渐降低;煤焦的有序化程度随着热处理温度的升高而加深，说明煤焦在高温热处理卜-结构趋丁•稳迄是煤焦失活的主要原因。改进并用实验值验证了Salatino等人提岀的煤焦热失活动力学模型，得到了可以川于CFD软件的煤焦热失活动力学模塑。关键词：煤焦；热失活；反应性；燃烧；碳有序化中图分类号：TK16文献标识码：AHigh-temp

2、eratureThermaIDeactivationCharacteristiesofBiturninousCoaICharDINGZhao-YongAbstract：Thechangepropertiesofbituminouscoalcharreactivityunderdifferentheattreatmenttemperatures(HTT)andtimeswerestudiedbythermogravimetry(TG)experiment,andtheRamanspectrawasusedtoanalyzethereasonofreactivit

3、ychangeofbituminouscoalchar,andobtainedthethermodeactivationkineticmodelofcharatlast.Theresultsshowthat,withtheincreasingofHTTandtime,thereactivityofchargraduallyreduce.Theorderingofcharstructuredeepenswiththeincreasedheattreatmenttemperature,indicatingthatunderhightemperatureheattr

4、eatment,chartendstobestablestructure,andthisisthemaindeactivationreason.ImprovedthethermodeactivationkineticmodelwhichwasproposedbySalatinoetal,andverifieditusingexperimentalvalue,thenobtainedthethermodeactivationkineticmodelwhichcanbeusedinCFDsoftware.Keywords：char；thermaldeactivat

5、ion；reactivity；combustion；carbonorderingo引言锅炉空气分级燃烧是一种能够在炉内实现粉煤低NO”燃烧的技术，再与SCR结合，可以降低单纯使用SCR的脱硝成本，所以近年來得到了广泛的应用。在粉煤空气分级燃烧中，由于空气分级给入炉膛，所以在燃尽风（或火上风）补入点之下，存在一欠氧区，在该区域内，主燃区内释放岀來的NO”可以被气相碳氮化合物以及固体煤焦所还原，因此降低了NOx的排放。而对于煤焦颗粒而言，由于此区域为欠氧状态，煤焦氧化反应很难进行，增加了在高温欠氧状态下的停留时间，从而会使得煤焦的碳燃烧转化率降低。为了对锅炉空气分

6、级燃烧中NO*的目前与煤焦反应性相关的研究主要在于热处理对煤焦反应性的影响及炭结构的影响、炭结构与反应性的关系等，得出煤焦反应性随热处理温度升高和热处理时间的增加而降低的结论⑸、炭结构参数/G的变化与煤种有关⑹、煤焦的炭结构与其反应活性相转化、还原特性以及煤焦的燃尽特性进行深入的了解，国内外很多研究者都使用CFD计算软件对空气分级燃烧进行模拟预测山叫从而为设计、改造和运行提供参考。在对粉煤分级燃烧进行模拟时，煤焦与氧气反应的模型直接决定著预测的准确性。山于高温欠氧区域的存在，炭结构会从无序向有序转化,肓接造成煤焦反应活性降低〔习，导致飞灰屮未燃尽碳含量较高⑷。

7、出于掌握锅炉内煤粉受热后燃烧情况、优化锅炉燃尽度的1=1的，有必要对煤粉在高温欠氧状态下反应性变化进行研究。关⑴等。但是这些研究多是停留在表观的实验研究。虽然对煤焦反应性和炭结构随热处理情况变化的实验研究比较完善，但在模空预测尤其是用于商业软件方面还不是很成熟。AlfredoZolin等人⑺发展TSuuberg捉岀的Suuberg方法⑻，他们延续了NSC模型〔9〕假定的煤焦热失活的分布活化能的概念。Hurt等人在所建立的CBK模型中也采用了分布活化能方法，该方法涉及对活化能的积分，模型略微复杂，模型预测的数值与实验值差别略大，在CFD计算中的应用受到限liiJ

8、oSalatino等人［。⑴提出了较为