煤的熱解模型

煤的熱解反應(yīng)機(jī)理及其數(shù)學(xué)描述，對(duì)于正確描述熱解和燃燒化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，進(jìn)而完成整個(gè)復(fù)雜的燃燒或氣化過(guò)程的數(shù)學(xué)模化有著重要的作用。然而如前所述，盡管人們做了大量工作，但對(duì)熱解機(jī)理仍有許多模糊不清之處。目前提出的熱解模型，大都采用了簡(jiǎn)單的一級(jí)反應(yīng)的假設(shè)，因而還不十分完善。

文獻(xiàn)指出，在熱解過(guò)程中，煤按下列方式進(jìn)行反應(yīng)：

即假定煤由非活性結(jié)構(gòu)和活性結(jié)構(gòu)兩部分組成。前者不參加熱解，后者則以下述方式進(jìn)行反應(yīng)：水和二氧化碳首先析出，煤粒同時(shí)轉(zhuǎn)變成中間物--變形原漿，繼而參與進(jìn)一步反應(yīng)生成輕的氣體產(chǎn)物、重?zé)N類氣體與焦油。煤粉加工設(shè)備在煤粉的應(yīng)用中有著很重的地位，而煤粉碎機(jī)，就是重中之重了。這些分解的揮發(fā)產(chǎn)物當(dāng)濃度一旦超過(guò)某一臨界值時(shí)就開(kāi)始形成晶核，晶核再聚集成較大的煤胞，再輸運(yùn)到煤粒表面發(fā)生破裂。

文獻(xiàn)根據(jù)其對(duì)熱解反應(yīng)機(jī)理、揮發(fā)分總體析出過(guò)程及產(chǎn)物分布的分析，在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了產(chǎn)物組分兩階段析出模型，并對(duì)快速熱解過(guò)程進(jìn)行了模擬，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合得很好。該模型仿照上述兩競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)模型的處理方法，將分兩個(gè)階段熱解釋放的氣態(tài)組分疊加，進(jìn)而得到任一瞬時(shí)揮發(fā)分各組分的總產(chǎn)量;由于焦油的析出無(wú)明顯的階段性，故仍按單一階段反應(yīng)模型來(lái)處理。

文獻(xiàn)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果指出，煤的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)都是相似的，它們分別由幾種相同的官能團(tuán)組成，這些官能團(tuán)數(shù)量上的差異造成了煤種之間的差異。在熱解過(guò)程中，官能團(tuán)的分解便形成了揮發(fā)分產(chǎn)物。因此，盡管不同的煤種有不同的產(chǎn)物產(chǎn)量，但這些官能團(tuán)熱分解的動(dòng)力學(xué)速率與煤種無(wú)關(guān)。

除上述一些熱解模型外，還有許多學(xué)者提出了各自基于不同條件的模型。但這些模型要么只適用于特定環(huán)境條件;要么過(guò)于復(fù)雜，難于求解;要么其動(dòng)力學(xué)參數(shù)與煤種有關(guān)，缺乏，通用性。例如，文獻(xiàn)的單方程模型雖然十分簡(jiǎn)單。但其動(dòng)力學(xué)參數(shù)與煤種有關(guān)。

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