煤焦孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)焦炭氮釋放特性影響試驗(yàn)研究.pdf

1、我國的煤炭消費(fèi)量超過全球消費(fèi)總量的一半，煤炭作為我國最主要的一次能源，這種能源結(jié)構(gòu)在短期內(nèi)不會(huì)改變。煤炭在燃燒過程中產(chǎn)生大量的氮氧化物污染物，引起了日益嚴(yán)重的環(huán)境問題。為了應(yīng)對(duì)燃煤電站NOx污染物排放要求，本文將從焦炭孔隙結(jié)構(gòu)變化對(duì)最終焦炭氮向NO轉(zhuǎn)化影響展開研究。
　　本文選取我國三種煤種（臨汾煤、動(dòng)力煤、張家口煤），在水平管式爐中分別在惰性氣氛下制取溫度（900℃、1100℃）的熱解煤焦和CO2氣氛下制取溫度（700℃、900

2、℃、1100℃）的氣化焦，并對(duì)原煤、煤焦試樣進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析及孔隙結(jié)構(gòu)分析研究。原煤燃燒介于一級(jí)反應(yīng)和零級(jí)反應(yīng)之間，煤種對(duì)反應(yīng)速率影響較大。煤焦燃燒反應(yīng)在化學(xué)反應(yīng)控制區(qū)具有較大本征活化能，在擴(kuò)散區(qū)反應(yīng)速率受氣體擴(kuò)散速率限制。隨著煤焦燃燒反應(yīng)的進(jìn)行，比表面積是先增加后減小，煤焦反應(yīng)特性越好比表面積增益越小。氣化焦孔隙結(jié)構(gòu)較熱解焦發(fā)達(dá)很多，氣化焦隨氣化溫度升高比表面積增大明顯，微孔居多；熱解焦之間差異較小，中孔居多。孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)程度影響到氧氣

3、在煤焦表面的有效擴(kuò)散系數(shù)，而溫度對(duì)有效擴(kuò)散系數(shù)的影響較小。煤焦反應(yīng)特性越低，孔隙結(jié)構(gòu)越發(fā)達(dá)，那么擴(kuò)散反應(yīng)控制區(qū)就越往高溫區(qū)移動(dòng)。
　　同樣溫度下，煤焦-NO還原反應(yīng)速率常數(shù)與煤焦燃燒反應(yīng)速率常數(shù)相近，影響燃燒反應(yīng)中兩種速率的主要體現(xiàn)在反應(yīng)氣體的濃度，煤焦燃燒速率基本上高出煤焦-NO還原反應(yīng)速率的2個(gè)數(shù)量級(jí)。等溫燃燒試驗(yàn)，將有效因子和比表面積統(tǒng)一為有效比表面積，有效比表面積隨反應(yīng)進(jìn)行先增后減，與比表面積一致，燃燒反應(yīng)的有效因子先減后

4、增，煤焦-NO還原反應(yīng)有效因子基本保持1。焦炭在碳轉(zhuǎn)化率0.1之前 N的氧化速率由煤焦本身含氮量決定，隨著反應(yīng)深入，有效比表面積達(dá)到最大化，煤焦 N被氧化的速度迅速增加，此時(shí)反應(yīng)速率又同時(shí)受到有效比表面積的促進(jìn)作用，另一方面受到碳氧化反應(yīng)競爭的壓制，氧氣濃度開始下降，NO從煤焦中釋放出來，在煤焦表面濃度較高，從而與煤焦表面的碳活性點(diǎn)位結(jié)合發(fā)生還原反應(yīng)，使得NO轉(zhuǎn)化速率保持緩慢增速。煤焦燃燒過程中前期有效比表面積對(duì)NO生成影響弱，而總比表