固体燃料制气过程反应速度常数的测定系统与方法技术方案

本发明专利技术公开了一种固体燃料制气过程反应速度常数的测定系统与方法，该系统包括二氧化碳瓶、氧气瓶、氮气瓶、气体流量计、水蒸汽发生器、反应炉、气体分析仪和温度记录仪，该方法对于固体燃料与氧气、水蒸汽、二氧化碳的反应速度常数均能够的进行测定：固体燃料与氧气的反应速度常数是通过测定煤在氧气中的燃点，固体燃料燃烧后用实际温度下氧气的扩散速率来表征燃烧的速率；固体燃料与二氧化碳、水蒸汽的反应速度常数是测定不同温度下的实际反应速度，经处理后得到反应速度常数。本发明专利技术只需用少量的固体燃料，就可以得到固体燃料与氧气、二氧化碳、水蒸汽反应的反应速度常数，为固体燃料反应器的模拟计算提供基础数据。

System and method for measuring reaction rate constant of solid fuel gas making process

The invention discloses a measurement of solid fuel gas making process reaction rate constant system and method, the system includes carbon dioxide bottles, oxygen bottles, nitrogen cylinder, gas flow meter, steam generator, reactor, gas analyzer and temperature recorder, this method can be measured for the reaction rate constant of solid fuel and oxygen, water vapor and carbon dioxide: the reaction rate constant of solid fuel and oxygen is determined by coal in oxygen burning rate of solid fuel combustion, with actual temperature oxygen diffusion rate to characterize combustion; reaction rate constant of solid fuel and carbon dioxide, water vapor is the determination of the actual reaction rate under different temperature. The reaction rate constant obtained after treatment. The invention requires only a small amount of solid fuel to obtain the reaction rate constant of the reaction of the solid fuel with oxygen, carbon dioxide and water vapor, and provides the basic data for the analog calculation of the solid fuel reactor.

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，该系统包括二氧化碳瓶、氧气瓶、氮气瓶、气体流量计、水蒸汽发生器、反应炉、气体分析仪和温度记录仪，该方法对于固体燃料与氧气、水蒸汽、二氧化碳的反应速度常数均能够的进行测定：固体燃料与氧气的反应速度常数是通过测定煤在氧气中的燃点，固体燃料燃烧后用实际温度下氧气的扩散速率来表征燃烧的速率；固体燃料与二氧化碳、水蒸汽的反应速度常数是测定不同温度下的实际反应速度，经处理后得到反应速度常数。本专利技术只需用少量的固体燃料，就可以得到固体燃料与氧气、二氧化碳、水蒸汽反应的反应速度常数，为固体燃料反应器的模拟计算提供基础数据。【专利说明】
本专利技术涉及固体燃料制燃气和化工原料气过程反应活性参数的测定，更具体的说，是涉及固体燃料与氧气、水蒸汽和二氧化碳反应时反应速度常数的测定系统与方法。
技术介绍
固体燃料包括煤炭、生物质、焦炭等固态可燃物质。固体燃料制燃气和化工原料气过程主要有固体燃料中碳与氧气、二氧化碳、水蒸汽的反应。反应式如下:碳与氧气的反应:C+02=C02Δ Η=-393.7kJ/mol碳与水蒸汽的反应:C+H20=C0+H2Δ H=+131.0kJ/mol碳与二氧化碳的反应:C+C02=2C0Δ H=+172.2kJ/mol上述反应速度的 确定对于固体燃料气化工程设计和生产运行具有重要的作用。固体燃料气化过程反应速度表达式为:r=kcn式中:r-反应速度，kmol/ (m3.h)；k——反应速度常数，；C-反应物浓度，kmol/m3 ； η—反应级数(一般情况下可视为I);反应速度常数k是综合考虑化学反应速度和传递过程速度的重要参数，其表达式为: 【权利要求】1.一种固体燃料制气过程反应活性参数的测定系统，其特征在于，该系统包括二氧化碳瓶、氧气瓶、氮气瓶、气体流量计、水蒸汽发生器、反应炉、气体分析仪和温度记录仪； 所述二氧化碳瓶通过设置有第一阀门的管路、所述氧气瓶通过设置有第二阀门的管路、所述氮气瓶通过设置有第三阀门的管路分别连接于所述气体流量计，所述气体流量计通过设置有第五阀门的管路连接于所述反应炉的入口，所述气体流量计通过设置有第四阀门的管路连接于所述水蒸汽发生器，所述水蒸汽发生器通过设置有第六阀门的管路连接于所述反应炉的入口，所述反应炉的出口连接于所述气体分析仪，所述反应炉内设置有热电偶温度计，所述热电偶温度计用于将温度信号传递到所述温度记录仪。2.根据权利要求1所述的一种固体燃料制气过程反应活性参数的测定系统，其特征在于，所述反应炉的反应管采用刚玉管，加热方式为电加热。3.一种固体燃料制气过程反应活性参数的测定方法，其特征在于，固体燃料与氧气反应速度常数的测定按照如下步骤进行: (1)将5~10克固体燃料放进反应炉中； (2)打开第二阀门和第五阀门，以15~30L/min的流量将氧气通入反应炉； (3)反应炉以10~20°C/min的升温速率将反应管加热，同时温度记录仪记录反应管物料温度，绘制燃烧反应升温曲线； (4)根据燃烧反应升温曲线与反应炉电加热升温曲线，得出固体燃料的燃点； (5)根据固体燃料的燃点计算得出固体燃料与氧气的反应速度常数。 3.一种固体燃料制气过程反应活性参数的测定方法，其特征在于，固体燃料与二氧化碳反应速度常数的测定按照如下步骤进行: (1)制备固体燃料焦炭试样； (2)将5~10克固体燃料焦炭试样放进反应炉中； (3)打开第一阀门和第五阀门，以15~30L/min的流量将二氧化碳通入反应炉； (4)反应炉以10~20°C/min的升温速率将反应物料加热至700°C并恒温，气体分析仪测定反应炉出口 CO的含量； (5)反应物料继续升温50°C并恒温，气体分析仪测定反应炉出口CO的含量； (6)循环步骤(5)，直至反应物料达到1200°C为止； (7)根据温度记录仪每次测定的反应物料温度和气体分析仪测定的该反应物料温度下CO含量，计算固体燃料与二氧化碳反应速度常数。4.一种固体燃料制气过程反应活性参数的测定方法，其特征在于，固体燃料与水蒸汽反应速度常数的测定按照如下步骤进行: (1)制备固体燃料焦炭试样； (2)将5~10克固体燃料焦炭试样放进反应炉中； (3)将水蒸汽发生器中的蒸馏水加热并稳定在50~90°C范围内的一定温度； (4)打开第三阀门、第四阀门和第六阀门，以15~30L/min的流量将氮气通入水蒸汽发生器，水蒸汽与氮气混合后进入反应炉； (5)反应炉以10~20°C/min的升温速率将反应物料加热至650°C并恒温，气体分析仪测定反应炉出口 CO、CO2的含量； (6)反应物料继续升温50°C并恒温，气体分析仪测定反应炉出口CO、CO2的含量；(7)循环步骤(6)，直至反应物料达到1150°C为止； (8)根据温度记录仪每次测定的反应物料温度和气体分析仪测定的该反应物料温度下CO、CO2含量，计算固体燃料与水蒸汽反应速度常数。5.根据权利要求3或4所述的一种固体燃料制气过程反应活性参数的测定方法，其特征在于，步骤(1)的制备固体燃料焦炭试样具体按照如下步骤进行: a.将原料煤筛分成粒度为3~6mm的试样，试样称重后放在反应炉中； b.打开第三阀门和第五阀门，将氮气瓶内的氮气以15~30L/min的流量通入反应炉内， c.反应炉以10~20°C/min的升温速率将反应管加热到850°C后，用气体分析仪分析反应炉出口的气体组成，测得排出气体的氮气含量为98%以上后反应炉停止加热； d.反应炉冷却到常温后，取出料托中的焦炭作为固体燃料反应速度常数测定用的焦炭试样。【文档编号】G01N25/12GK103543171SQ201310507254【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年10月24日 优先权日:2013年10月24日 【专利技术者】项友谦, 李宏锁, 王启, 高文学 申请人:天津市迅尔自控设备制造有限公司, 国家燃气用具质量监督检验中心本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体燃料制气过程反应活性参数的测定系统，其特征在于，该系统包括二氧化碳瓶、氧气瓶、氮气瓶、气体流量计、水蒸汽发生器、反应炉、气体分析仪和温度记录仪；所述二氧化碳瓶通过设置有第一阀门的管路、所述氧气瓶通过设置有第二阀门的管路、所述氮气瓶通过设置有第三阀门的管路分别连接于所述气体流量计，所述气体流量计通过设置有第五阀门的管路连接于所述反应炉的入口，所述气体流量计通过设置有第四阀门的管路连接于所述水蒸汽发生器，所述水蒸汽发生器通过设置有第六阀门的管路连接于所述反应炉的入口，所述反应炉的出口连接于所述气体分析仪，所述反应炉内设置有热电偶温度计，所述热电偶温度计用于将温度信号传递到所述温度记录仪。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：项友谦，李宏锁，王启，高文学，
申请(专利权)人：天津市迅尔自控设备制造有限公司，国家燃气用具质量监督检验中心，
类型：发明
国别省市：