等温热重法揭示煤焦燃烧动力学特性及其影响因素

本文主要探讨了等温热重分析法在研究煤焦反应动力学特性中的应用。研究焦点在于工业气化炉二级旋风分离器产生的气化后半焦，以及将京能烟煤在不同热解温度（1173K、1273K和1373K）下快速热解得到的焦炭作为对比样本。实验在TGA/SDTA851e型热重分析仪上进行，实验温度范围从773K到1023K，旨在深入理解煤焦燃烧的反应动力学特性和影响因素。 首先，文章指出煤焦的制取方式和热解温度对其反应性能具有显著影响。结果显示，气化半焦JC的反应活性最低，而京能烟煤热解焦炭的反应活性随热解温度的升高而逐渐降低。这表明高温热解可以降低煤焦的反应性，可能有利于减少在实际燃烧过程中的复杂化学反应。 其次，研究发现燃烧温度和氧含量的提高会加快煤焦的反应速率。通过半转化率法，作者确定了燃烧过程中关键的转捩温度以及不同反应区域的活化能。在化学反应动力学区， JC、JN-1、JN-2和JN-3的活化能分别为115kJ/mol、57kJ/mol、70kJ/mol和97kJ/mol，这些数据对于理解反应机理至关重要。值得注意的是，这些活化能值与等转化率法得出的平均活化能相近，进一步证实了研究方法的有效性。 最后，随着煤焦转化率的增加，反应难度加大，活化能也随之上升。同时，燃烧反应离开化学反应动力区的转捩温度也呈现出上升趋势，这意味着燃烧条件的改变会直接影响反应进程的控制参数。 这项研究对煤炭工业具有重要意义，特别是在优化燃烧过程、控制污染物排放以及提升能源利用效率方面。了解煤焦的反应动力学特性有助于开发更高效的燃烧技术和环境保护策略，以适应我国日益严格的环保法规和不断提高的能源利用要求。