大城烟煤大尺度热解特性及动力学研究

本文主要探讨了大尺度热解特性在煤炭地下气化技术中的应用，特别针对大城烟煤进行了深入研究。煤炭地下气化是一种直接在煤层中进行的气化过程，其中参与反应的煤块来自热破碎的过程，由于其尺寸较大，因此对热解特性有着独特的关注。研究团队在CO2和N2两种气氛下，对5cm、8cm和10cm尺度的煤块进行了实验。 实验结果显示，尽管不同气氛（CO2和N2）以及煤块的尺寸变化，热解反应的活化能并未显示出显著的影响。在外部温度条件下，热解反应的活化能约为120kJ/mol，而在内部温度基础上，活化能降低至50kJ/mol左右。这意味着热解反应的动力学特性可能受气氛和温度控制，而与煤块尺度的关系不大。 随着煤块尺寸的增大，热解过程中产生的有效气体组分有所提高，这可能是由于更大的表面积提供了更多的反应机会。延长热解反应的停留时间有助于提升反应效率，说明反应进程在一定范围内是可调控的。 在甲烷（CH4）的逸出方面，实验发现从300℃开始，其含量逐渐增加。在N2气氛下，CH4的含量在700℃时达到峰值，而在CO2气氛下，这个趋势继续延伸。氢气（H2）的逸出则从500℃以上开始，随着温度升高，在N2和CO2气氛中，H2在700℃和750℃时的释放量达到最大值，这表明H2是高温热解的重要产物。 本研究揭示了大城烟煤在不同气氛和尺度条件下的热解行为，这对于优化煤炭地下气化过程中的能量转换效率和环境保护具有重要意义。这项研究为煤炭资源的高效利用提供了科学依据，并为进一步开发大尺度煤炭热解技术奠定了基础。