煤泥-矸石-末煤混燃交互作用及反应动力学

作者

廖新杰张世红张雄邵敬爱王贤华杨海平陈汉平
单位

华中科技大学煤燃烧国家重点实验室
摘要

通过热重实验研究了煤泥、矸石、末煤的单独燃烧特性及其混燃特性，并且对混燃过程中燃料间的交互作用和反应动力学进行了分析。结果表明：煤泥和末煤的燃烧过程仅为1个阶段，即为挥发分和焦炭的燃烧，而矸石的燃烧过程则分为2个阶段，包括挥发分和焦炭的燃烧及硅酸盐矿物的分解。3种燃料中矸石的着火温度最高，煤泥和末煤的着火温度比较接近，而燃烬温度则呈现与之相反的变化趋势，即末煤＞煤泥＞矸石，从综合燃烧特性指数与可燃性指数来看，末煤的燃烧性能最好，煤泥次之，矸石最差。3种燃料混燃时着火温度和燃烬温度实验值均低于理论计算值，综合燃烧特性指数及可燃指数实验值则高于理论计算值。且混合燃料的综合燃烧特性指数及可燃性指数与燃料比（固定碳含量/挥发分含量）之间呈正线性相关性。3种燃料混燃时在400~800 ℃存在明显的交互作用，两两混合时，煤泥与矸石及末煤与矸石之间交互作用强于煤泥与末煤；3种混合时，随着燃料中矸石或末煤比例的提高，混烧过程中的交互作用逐渐增强。动力学分析结果表明，煤泥、矸石、末煤单独燃烧及混合燃烧过程均符合一级化学反应级数模型（O1）。单独燃烧时，煤泥和末煤的活化能比较接近，分别为69.6和63.8 kJ/mol，矸石的活化能最高，为85.3 kJ/mol。3种燃料混烧时的活化能范围为：63.2~76.3 kJ/mol，混烧时活化能的实验值低于理论计算值。
关键词

煤泥矸石末煤混燃交互作用反应动力学
基金项目(Foundation)

国家重点研发计划资助项目(2016YFB0600203);国家自然科学基金资助项目(51806077,51976075)
引用格式

廖新杰，张世红，张雄，等.煤泥-矸石-末煤混燃交互作用及反应动力学[J].煤炭学报,2021,46(S1):457-467.