The invention relates to a method for evaluating the reactivity of coal and biomass coke by means of thermogravimetric analyzer, which mainly solves the problem of insufficient comprehensiveness and accuracy of the current evaluation index of coke combustion/gasification reactivity, and can better realize the reasonable characterization of the reactivity of coal and biomass coke combustion/gasification; first, it can be effectively reflected. The specific reaction rate curve of the sample activity is then used to select some characteristic points on the curve, and finally a comprehensive reaction index which can fully and accurately characterize the reactivity of the sample is constructed by the combination of the parameters corresponding to these characteristic points. The parameters of various characteristics of gasification behavior can fully characterize the difficulty and intensity of the intrinsic combustion/gasification reaction of the sample, and it is an ideal index for comprehensive evaluation of the intrinsic reactivity of coal and biomass coke.
【技术实现步骤摘要】
一种利用热重分析仪评价煤及生物质焦反应性的方法
本专利技术属于能源与环境
,涉及对煤及生物质焦燃烧/气化反应性评价方法的改进,具体地说是涉及一种利用热重分析仪评价煤及生物质焦反应性的方法。
技术介绍
在所有以煤或生物质为原料,以热化学转化为基本原理的燃烧及气化工艺系统中,原料均经历了干燥、挥发分的析出(热解)和重整以及焦的燃烧/气化三个过程。已有很多相关研究表明,与干燥和热解相比,焦的燃烧/气化反应的速率很低,是整个热转化过程中最为缓慢的步骤,因此决定了整个工艺系统的效率。以气流床煤气化过程为例,煤的干燥及热解时间仅占整个气化时间的不到5%,而煤焦气化过程占用的时间超过了95%。因此,无论对于实际工业系统中反应器的设计和运行,还是对于科学研究中燃料基本特性的表征和分析,煤及生物质焦燃烧/气化反应性的评价均具有重要意义。然而,迄今为止并没有形成一种能够被广大科研及工程技术人员所普遍接受的煤及生物质焦燃烧/气化反应性的评价方法。目前,管式炉和热重分析仪是测试和评价焦炭燃烧/气化反应性的最常用仪器。现有的技术利用直立管式炉评价煤焦的气化反应性的方法为:在750~1100℃的恒温条件下,在一定时间内使煤焦样品与CO2反应,以反应后CO2的还原率α(%)或焦炭质量损失的百分数CRI(%)作为样品反应性的评价指标。然而,上述测试及评价方法存在以下缺陷:(1)要求煤焦样品的粒径在mm量级,且在反应器中堆积达到一定的厚度,这样就增加了反应过程中的颗粒内、外扩散的阻力,使本征化学反应速率对总包过程反应速率的贡献度降低,从而削弱了最终得到的反应性数据对样品本征反应活性的 ...
【技术保护点】
1.一种利用热重分析仪评价煤及生物质焦反应性的方法,其特征在于:具体操作步骤如下:(1)将4~7 mg的煤或生物质焦样品均匀平铺于坩埚中,形成一个薄样品层;(2)在流量为50~80 mL·min‑1的高纯N2气氛中,将样品以10~60℃·min‑1的升温速率从室温加热至110 ℃,并在110 ℃停留10 min以得到样品的干燥基质量m1;(3)保持气氛不变,以10~40 ℃·min‑1的升温速率将样品加热至350~650℃的反应温度,并停留2 min使反应器温度场稳定;(4)将气氛由N2切换至相同流量的反应气,并令样品在反应温度保持100~150 min,此即为反应性测试阶段;(5)将气氛由反应气切换至高纯O2,并将样品以10~20℃·min‑1的升温速率加热至800~850 ℃并停留20 min,令剩余的样品有机质完全氧化而得到样品中灰的质量m2;(6)整个测试过程中,样品的质量被实时连续记录,形成横轴为反应时间t的样品失重(TG)曲线,对此曲线求取一阶导数,即得到样品的失重速率(DTG)曲线,再由TG和DTG曲线得到比反应速率曲线,用于一系列特征点所对应的参数的选取;(7) 在比反 ...
【技术特征摘要】
1.一种利用热重分析仪评价煤及生物质焦反应性的方法,其特征在于:具体操作步骤如下:(1)将4~7mg的煤或生物质焦样品均匀平铺于坩埚中,形成一个薄样品层;(2)在流量为50~80mL·min-1的高纯N2气氛中,将样品以10~60℃·min-1的升温速率从室温加热至110℃,并在110℃停留10min以得到样品的干燥基质量m1;(3)保持气氛不变,以10~40℃·min-1的升温速率将样品加热至350~650℃的反应温度,并停留2min使反应器温度场稳定;(4)将气氛由N2切换至相同流量的反应气,并令样品在反应温度保持100~150min,此即为反应性测试阶段;(5)将气氛由反应气切换至高纯O2,并将样品以10~20℃·min-1的升温速率加热至800~850℃并停留20min,令剩余的样品有机质完全氧化而得到样品中灰的质量m2;(6)整个测试过程中,样品的质量被实时连续记录,形成横轴为反应时间t的样品失重(TG)曲线,对此曲线求取一阶导数,即得到样品的失重速率(DTG)曲线,再由TG和DTG曲线得到比反应速率曲线,用于一系列特征点所对应的参数的选取;(7)在比反应速率曲线上找到主反应阶段最大比反应速率Rmax及其所对应的时间tmax;(8)找到反应起始时间ts、强烈反应开始时间t50%、反应结束时间tf以及半峰宽Δt1/2;(9)计算出ts与tf之间的平均比反应速率Rmean;(10)按照Rc=[Rmax·Rmean]/(tmax·Δt1/2)的定义,计算出反应综合指数Rc,作为评价样品反应性的最终指标。2.根据权利要求1所述的利用热重分析仪评价煤及生物质焦反应性的方法,其特征在于:所述的坩埚的高径比为1:5~1:3,底面直径为13~17mm,材质为高纯氧化铝或铂金。3.根据权利要求2所述的利用热重分析仪评价煤及生物质焦反应性的方法,其特征在于:所述的反应温度在反应性测试阶段保持恒定,对于燃烧反应性测试为...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵岩,邵春岩,陈刚,裴江涛,范群,臧雪莉,侯海盟,曾乐,张广鑫,蒋帅,李述贤,
申请(专利权)人:沈阳环境科学研究院,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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