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随着科学技术的发展和能源消费的剧增,天然化石能源越来越紧缺。煤作为我国主要的一次能源,合理的开发、使用,并降低其对环境的污染,是我们应用基础研究面临的重要任务。 煤是由多种矿物质和有机质组成的混合物,煤的燃烧过程包括挥发份和固定碳的燃烧。挥发份是由多种碳氢化合物组成,由于其燃烧机理复杂,反应时间迅速,所以煤燃烧过程的研究工作大多围绕碳的燃烧进行,对挥发份燃烧机理研究的很少。 本文采用管式反应器,以八种煤粉为基本研究对象,对挥发份燃烧的试验过程进行了初步尝试。重点研究了在600℃~800℃这一温度区间,不同煤种、不同粒径及不同温度下的挥发份燃烧反应动力学规律,通过对不同测试方法的分析比较,选择了用气相色谱分析方法对煤的挥发份燃烧产物进行测试,通过以上试验和对试验数据的处理,得到了比较理想的结果,并结合试验研究结果,对反应机理进行了分析。 由研究可见,在管式反应器的试验条件下,挥发份燃烧时CO2的生成量远小于CO的生成量,在温度较低时,更为明显。不同煤种挥发份燃烧时产物中CO2和CO的差异很明显,产物中CO2浓度高的煤种,相应的CO也高。反应温度对燃烧时产物中CO2和CO的含量影响很大,对高挥发份的煤,随温度的升高,CO2的生成量增加,且出峰时间提前,但温度达到750℃以后,CO2的峰值不再增加,750℃时的峰值甚至降低,但出峰时间明显提前。粒度对燃烧时产物中CO2和CO的浓度影响也很大,粒度越大,不管是CO2,还是CO的生成速率,都明显下降。曲线上出峰的时间明显滞后,且随粒度的变大有增大的趋势。在600℃的低温下,挥发份反应的结束点并不能从曲线上反映的很清晰,说明在低温下,反应速度较低,在800℃的曲线上,能够分辨出在这样的管式反应器里,挥发份燃烧时间上大约在几秒到十几秒。此外,不同取样点上CO含量随时间的变化很大,说明CO在随气流流动的过程中仍然继续反应。 本文对挥发份在试验温度下的反应机理进行了分析,认为在较低的温度下,