改进分段尝试法研究焦炭气化反应动力学

• 作者: 折媛 湛文龙 邹冲 韩鹏 吴铿
• 来源期刊: 钢铁
• 关键词: 焦炭气化 分段尝试法 反应过程动力学 不可逆过程热力学 冶金反应工程学
• 年，卷（期）: 2022,（4）
• 所属期刊栏目: 原料与炼铁|Raw Material and Ironmaking
• 页码范围: 12-24
• 页数: 13页
• 语种: 中文
• DOI: 10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20210559

摘要

焦炭作为高炉炼铁的主要燃料,对高炉的正常运行以及高效冶炼发挥着至关重要的作用.伴随着现代高炉大型智能化的发展趋势,面对资源的不断消耗,用于冶炼优质冶金焦的原料逐渐减少,低质冶金焦引起了冶金工作者越来越多的关注.在测定高炉使用的焦炭基础理化特性后,通过对不同升温速率下不同质量焦炭与CO2的气化反应试验,采用分段尝试法建立焦炭气化反应过程动力学模型,探究焦炭气化反应过程控制机理.在非等温条件下,将反应过程分成前期化学反应控速和后期内扩散控速2个阶段.通过用2个阶段不同控速模型对气化反应过程数据进行拟合,分别建立了前期化学反应控速的未反应核模型与后期扩散传质控速的收缩核模型.给出了反应过程中2种控速的转换点和化学反应速度常数及扩散传质系数.讨论影响反应动力学参数的因素和分析产生补偿效应的原因.考虑到化学反应速度比扩散传质速度高出近3个数量级,根据不可逆热力学的唯象方程,研究在气化反应后期近平衡区域内化学反应过程对扩散传质过程的干涉效应并建立相关唯象方程,在确定化学反应扩散系数后,对焦炭气化后期扩散传质控速方程进行了修正,改进了适合冶金反应工程学研究反应过程动力学的分段尝试法,进一步提高了其精确度.