- 1、本文档共8页,可阅读全部内容。
- 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
煤颗粒脱挥发分的数学模拟研究
第24卷第2期嘏=I料化学
19964月JOURNAlOFFUELCHEMISTRYANDTECHNOIOGY
vo1.2{No2
Ap1.】996
一
j5
煤颗粒脱挥发分的数学模拟研究
王国金.李术元/王剑秋钱家麟朱亚杰
~———大_l_.lo0o8s)
关键词4些堡茎坌,煤墨盟?模拟
^教学横,
2
煤脱挥发分过程是煤的焦化,气化和燃烧等工艺中的基础步骤.开发煤颗粒脱挥发分的数
学模型对于煤加工工艺操作参数的制定,生产过程自动控制和反应器的设计具有重要意义.国
内外许多学者已对煤粉脱挥发分动力学进行了广泛的研究,其中有影响的为:Kobayashi的
双竞争模型,即煤的脱挥发分以两个互相竞争的平行反应来控制,一个在低温下起主导作用,
而另一个在高温下起主导作用;Anthony的无限多个平行反应模型.即认为挥发过程通过无
穷多的平行反应完成,并假定视频率因子相同.而活化能呈连续的高斯分布;Solonm的基元
组分模型.认为煤是由各种官能团(如羧基,羟基,醚,芳香氢,脂肪氢和烷基侧链等)组成?每一
官能团的热解参数不随煤种而变.但其总体反应速率随煤种变化,原因归结为不同原煤所含的
官能团数量初始值的差异.上述模型未考虑传递现象的影响,不适合预测煤颗粒的脱挥发分过
程
傅维标,张燕屏:z,3-等人提出了通用的用于预测煤粒热解的Fu—Zhang模型,该模型的先
进之处在于考虑了煤粒内部温度分布的不均匀性和煤颗粒与周围环境的能量传递.但其通用
性则有待商榷:(1)模型认为煤粒的热解动力学参数(视频率因子和活化能)不随煤种变化,
由此可以推论.如果把煤磨细(lt;200目),所测得的各种煤的本征动力学参数相同,这显然与
实际情况不符;(2)模型认为煤粒的热物性参数如热容和导热系数不因煤种及煤灰分含量而
变化,这也与实际情况有重大差异;(3)模型中忽略了反应热的影响,这对于高挥发分年青煤
(如褐煤)的热解将产生严重的偏差.童建民采用文献[2]中相同的方法和装置研究了腐泥煤
(油页岩)颗粒的热解动力学,求得的视频率因子,活化能与文献差别甚大,导温系数也由
o.0293~0.0580W/M.K调整为20W/M.K,这从实践上说明了FuZhang模型在通用性上
遇到的问题.
鉴于煤是由有机大分子和无机矿物质组成的复杂混合物.煤的变质程度,岩相组成等性质
将对煤脱挥发分过程产生重要影响本文基于煤变质程度和显微组成影响煤中有机质脱挥发
分的本征动力学和反应热.煤中矿物质影响煤的热物性这一事实,通过耦合煤本征化学反应动
——
1995年1月9日收到
中国石油化工总公司发展部和国家教委博士基金资助课题.
.现在通讯地址:l00085北京2852信箱中国石化长城高级澜楫油公司
182燃料化学24卷
力学和传热过程.建立了一个考虑了煤性质并适用于各种实际热解条件的煤颗粒脱挥发分数
学模型.开发出了相应的求解软件,可以方便地预测不同时刻煤粒热解的转化率以及各种因素
的影响;相应地本文在热天平装置上进行了炉温分别为760C和800C模拟工业生产条件的煤
粒热解实验.获得瞬间的热解转化率,以从实践上考察本模型的适用性和Fu—Zhang模型的
通用性.
1煤颗粒脱挥发分数学模型的建立
假设:(1)媒颗粒为球形,且在热解过程中形状和尺寸保持不变;(2)热解产物的传质速
度很快,煤颗粒内导热为热解过程的控制步骤.
1.1煤脱挥发分的本征动力学
dX--
koeXp(一E/R71)(卜x)
●
1.2煤粒的能量方程
初始条件:
t一0时,T—Y
p.Ci8T一
(r卜△H警
边界条件:
r一0处,aT一
.
y--R处.A一h(TB—Y)+£dF(T一7)
h由Nu一2.0+RePr确定.
r:R处的边界条件和h的计算,实际上体现了外界环境(生产操作条件)对煤颗粒温度分
布或热解转化率的影响;例如,焦炉内程序升温时,则7一ToTV炉内温度保持一定值,则
TB=Constant.
上式中各符号的意义和量纲为:一时间(s);X一热解转化率;k.和E热解本征动力学
的视频率因子(s)和活化能(kJ/too1);R一气体常数(8.314kJ/too1.K);T温度(K);To一
室温或初温(K);T一炉壁温度(K);T煤颗粒表面温度(K);C.和k一煤的热容(kJ/
kg.K)和导热系数(kJ/M.K.S);r煤粒内部径向位置(M),△H一煤热解反应热(kJ/kg);
煤的真密度;e一煤的黑度(0.9);一波尔兹曼常数(1.38×lO~26kJ/K);F角系数
(1.O);h对流传热系数(w/m..K).V一焦炉升温速度(K/s);Nu,Re和PT分别为Nus—
selt,Reynolds和Prandtl准数.
数学模型的求解:通过有限差分将能
文档评论(0)