基于Langmuir-Hinshelwood动力学解析O2/CO2/H2O气氛下烟煤焦反应机理

• 作者: 卜昌盛 张居兵 朴桂林 王文康 王昕晔 蒋勇 陈丹丹 韩启杰
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: Langmuir-Hinshelwood模型 O2/CO2/H2O 煤焦 动力学
• 年，卷（期）: 2018,（12）
• 所属期刊栏目: 能源和环境工程
• 页码范围: 5301-5308
• 页数: 8页
• 分类号: TQ534
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/j.issn.0438-1157.20180902

摘要

流化床富氧燃烧湿烟气循环兼具经济与环保优势.湿烟气循环(O2/CO2/H2O)条件下煤焦与O2、CO2及H2O的反应同时发生.为探究O2/CO2/H2O气氛下煤焦-O2、煤焦-CO2、煤焦-H2O反应间的相互作用机制,在自制高精度热重实验装置上系统考察了O2、CO2、H2O及其混合气氛下,典型烟煤焦在900℃的反应特性.基于吸附和脱附原理的Langmuir-Hinshelwood(L-H)机理性模型分别计算了烟煤焦与O2、CO2和H2O反应的动力学参数.通过采用单独活性位点与竞争活性位点两种假设分析了O2/CO2、O2/H2O和CO2/H2O气氛下烟煤焦-O2、烟煤焦-CO2和烟煤焦-H2O两两反应间的作用机制,揭示了H2O分子优先吸附于烟煤焦表面活性位点,O2分子次之,而CO2分子相对滞后.O2/CO2/H2O气氛下烟煤焦-O2、烟煤焦-CO2、烟煤焦-H2O反应表现出部分竞争反应活性位点,传统的单独活性位点与竞争活性位点假设均无法准确描述其反应速率特性.基于H2O分子优先,O2分子次优先吸附的原理,建立了O2、CO2、H2O混合气氛下煤焦反应速率L-H动力学方程,方程计算结果与实验值良好吻合.研究结果为深入分析煤焦颗粒流化床富氧燃烧特性及构建可靠、准确的燃烧反应模型提供了理论支撑.