煤的熱解模型

煤的熱解模型

煤的熱解反應機理及其數學描述，對于正確描述熱解和燃燒化學反應過程，進而完成整個復雜的燃燒或氣化過程的數學模化有著重要的作用。然而如前所述，盡管人們做了大量工作，但對熱解機理仍有許多模糊不清之處。目前提出的熱解模型，大都采用了簡單的一級反應的假設，因而還不十分完善。

文獻指出，在熱解過程中，煤按下列方式進行反應：

即假定煤由非活性結構和活性結構兩部分組成。前者不參加熱解，后者則以下述方式進行反應：水和二氧化碳首先析出，煤粒同時轉變成中間物--變形原漿，繼而參與進一步反應生成輕的氣體產物、重烴類氣體與焦油。煤粉加工設備在煤粉的應用中有著很重的地位，而煤粉碎機，就是重中之重了。這些分解的揮發產物當濃度一旦超過某一臨界值時就開始形成晶核，晶核再聚集成較大的煤胞，再輸運到煤粒表面發生破裂。

文獻根據其對熱解反應機理、揮發分總體析出過程及產物分布的分析，在大量實驗的基礎上，提出了產物組分兩階段析出模型，并對快速熱解過程進行了模擬，計算結果與實驗數據吻合得很好。該模型仿照上述兩競爭反應模型的處理方法，將分兩個階段熱解釋放的氣態組分疊加，進而得到任一瞬時揮發分各組分的總產量;由于焦油的析出無明顯的階段性，故仍按單一階段反應模型來處理。

文獻根據實驗結果指出，煤的基本化學結構都是相似的，它們分別由幾種相同的官能團組成，這些官能團數量上的差異造成了煤種之間的差異。在熱解過程中，官能團的分解便形成了揮發分產物。因此，盡管不同的煤種有不同的產物產量，但這些官能團熱分解的動力學速率與煤種無關。

除上述一些熱解模型外，還有許多學者提出了各自基于不同條件的模型。但這些模型要么只適用于特定環境條件;要么過于復雜，難于求解;要么其動力學參數與煤種有關，缺乏，通用性。例如，文獻的單方程模型雖然十分簡單。但其動力學參數與煤種有關。

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