【摘 要】
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焦炭燃烧速率预测模型对工业锅炉的尺寸设计及优化意义重大。前人提出的经典煤焦模型已较为成熟,但仍缺少通用于煤和生物质的焦炭燃烧速率预测模型。鉴于生物质焦与煤焦物化
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焦炭燃烧速率预测模型对工业锅炉的尺寸设计及优化意义重大。前人提出的经典煤焦模型已较为成熟,但仍缺少通用于煤和生物质的焦炭燃烧速率预测模型。鉴于生物质焦与煤焦物化特性和实际燃烧工况的差异,本文以傅维镳煤焦模型为基础,通过改进碳氧反应级数n和本征反应活化能E_b,尝试构建焦炭燃烧速率通用预测模型。首先我们提出并验证了微型流化床(MFB)测定碳氧反应级数的方法,并将测试结果直接用于模型改进,成功提高了原模型精度,说明该法具有广阔的应用前景。其次我们分别在动力学区、过渡区和扩散区校验了变反应级数改进模型对不同煤焦等温燃烧的预测适用性,E_b=180kJ/mol,n自行测定或参考前人文献,发现改进模型仍适用于煤焦燃烧模拟。最后我们使用程序升温热重分析(TGA)在动力学区测定了不同生物质焦的燃烧反应活化能,并结合前人实验结果给出了生物质焦燃烧本征反应活化能E_b的选取思路,又通过分析生物质焦表征结果探究了生物质焦燃烧本征反应活化能偏低的原因。结果表明:前人及本文测得的各生物质焦燃烧本征反应活化能均在110-160kJ/mol的范围内波动,因此建议建立生物质焦燃烧E_b数据库解决其选取问题。XRF和Raman结果表明:生物质焦燃烧E_b的偏低现象可能是由其灰中以K为代表的AAEM的催化作用和其较多的活性基团及较高的碳无序化程度导致的。
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