褐煤低温热解动力学研究与挥发分析出率优化

本文主要探讨了褐煤热解的特性及其宏观反应动力学研究。研究者利用自主研发的单次处理量为3公斤的热解炉装置，通过测定在不同炉温和试验时间下褐煤的温度分布和挥发分析出率，来深入理解褐煤热解过程中的动力学行为。这种实验方法旨在揭示褐煤在低温条件下的反应特性，克服传统热重分析仪方法仅关注微观动力学的局限。 褐煤由于其低煤化程度、高含水量和较低的发热量，一般不被广泛用作燃料。然而，其较高的挥发分含量使得通过低温干馏的方式具有潜力，可以提取油、气并提高能源利用率。研究发现，褐煤热解过程中的微观动力学参数如反应速率常数(k1)和挥发分析出率(x)与热解温度和时间密切相关。 文中提到，褐煤的热解动力学可以通过方程式描述，其中反应速率常数k1随时间t变化，挥发分析出率x则是由初始挥发分质量w0和随时间变化的挥发分量wt决定的。考虑到热解过程中煤样在热解炉内的径向温度分布差异，不同时间段的平均反应温度也会不同，这给传统的积分法求解动力学方程带来了挑战。 为了获得褐煤热解的宏观动力学参数，研究人员通过试验数据确定了最佳热解条件，即适宜的温度和时间，这对于优化褐煤热解工艺至关重要。他们结合温度分布数据，建立了半经验公式，以估算挥发分析出率与热解时间和温度之间的关系。这一成果对于制定褐煤热解的工业化生产流程，降低能耗，减少环境污染，以及提高褐煤资源的综合利用率具有重要意义。 本文的工作填补了褐煤热解宏观动力学研究领域的空白，为褐煤低温热解工艺的发展提供了理论支持和技术基础，对于推动煤炭化工领域尤其是褐煤资源的高效利用具有实际价值。