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本文以贵州开阳煤为原料,在高温下(950℃~1400℃)热解制得快速热解焦和慢速热解焦,考察了热解温度和热解速率对煤焦CO2气化反应性的影响;用常压等温热重法研究煤焦与CO2的高温气化动力学;同时采用水蒸气固定床气化装置,在1000℃~1300℃范围内研究贵州煤焦与水蒸气的气化反应动力学;用BP神经网络和混合神经网络分别预测贵州煤焦/CO2气化反应速率和模拟煤气化过程,主要得出如下结论:
在较高温度范围和低温范围内贵州煤焦/CO2气化反应及动力学规律不同。在低温范围内(950℃~1100℃),反应属于化学反应控制,贵州慢速热解焦和快速热解焦的表观活化能范围分别为205kJ/mol~235kJ/mol和147kJ/mol~211kJ/mol;气化温度和升温速率的提高有利于反应性的增强;而在较高温度范围内(1100℃~1400℃),反应受扩散影响显著,贵州慢速热解焦和快速热解焦表观活化能范围分别为170kJ/mol~199kJ/mol和121kJ/mol~139kJ/mol,气化温度和热解温度对反应性的影响减弱,贵州快速热解焦反应性高于慢速热解焦,修正体积模型适合描述高温下煤焦/CO2气化动力学行为。高温下贵州煤焦/H2O气化反应规律与贵州煤焦/CO2的气化反应规律类似,但随机孔模型更适合描述煤焦/H2O气化动力学行为。混合神经网络模拟煤气化反应过程时,预测出的活性碳比(A)和反应速率常数(Rr)可以更好的反映煤气化反应过程规律。