[發明專利]一種利用熱重分析儀評價煤及生物質焦反應性的方法

有效

• 申請號: 201810198948.0
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN108519301B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 趙巖;邵春巖;陳剛;裴江濤;范群;臧雪莉;侯海盟;曾樂;張廣鑫;蔣帥;李述賢
• 申請（專利權）人: 沈陽環境科學研究院
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04;G01N25/20
• 代理公司: 沈陽科威專利代理有限責任公司 21101
• 代理人: 王勇;李奕潼

本發明涉及一種利用熱重分析儀評價煤及生物質焦反應性的方法，主要解決目前的焦炭燃燒/氣化反應性評價指標全面性和準確性不足的問題，能夠較好地實現煤及生物質焦燃燒/氣化反應活性的合理表征；首先得到能夠有效反映樣品活性的比反應速率曲線，然后在曲線上選取若干特征點，最終通過這些特征點所對應的參數的有機組合，構建一個能夠對樣品反應活性進行全面而準確表征的反應綜合指數；上述反應綜合指數結合了多個能夠反映樣品燃燒/氣化行為各個方面特征的參數，可以全面表征樣品本征燃燒/氣化反應發生的難易和強烈程度，是對煤及生物質焦本征反應活性進行綜合評價的較理想指標。

技術領域

本發明屬于能源與環境技術領域，涉及對煤及生物質焦燃燒/氣化反應性評價方法的改進，具體地說是涉及一種利用熱重分析儀評價煤及生物質焦反應性的方法。

背景技術

在所有以煤或生物質為原料，以熱化學轉化為基本原理的燃燒及氣化工藝系統中，原料均經歷了干燥、揮發分的析出（熱解）和重整以及焦的燃燒/氣化三個過程。已有很多相關研究表明，與干燥和熱解相比，焦的燃燒/氣化反應的速率很低，是整個熱轉化過程中最為緩慢的步驟，因此決定了整個工藝系統的效率。以氣流床煤氣化過程為例，煤的干燥及熱解時間僅占整個氣化時間的不到5%，而煤焦氣化過程占用的時間超過了95%。因此，無論對于實際工業系統中反應器的設計和運行，還是對于科學研究中燃料基本特性的表征和分析，煤及生物質焦燃燒/氣化反應性的評價均具有重要意義。

然而，迄今為止并沒有形成一種能夠被廣大科研及工程技術人員所普遍接受的煤及生物質焦燃燒/氣化反應性的評價方法。目前，管式爐和熱重分析儀是測試和評價焦炭燃燒/氣化反應性的最常用儀器。現有的技術利用直立管式爐評價煤焦的氣化反應性的方法為：在750~1100 ℃的恒溫條件下，在一定時間內使煤焦樣品與CO₂反應，以反應后CO₂的還原率α(%)或焦炭質量損失的百分數CRI(%)作為樣品反應性的評價指標。然而，上述測試及評價方法存在以下缺陷：(1)要求煤焦樣品的粒徑在mm量級，且在反應器中堆積達到一定的厚度，這樣就增加了反應過程中的顆粒內、外擴散的阻力，使本征化學反應速率對總包過程反應速率的貢獻度降低，從而削弱了最終得到的反應性數據對樣品本征反應活性的表征意義；(2)所采用的反應性評價指標均是對在指定時間內參與反應的樣品累積量的描述，而不能反映樣品在這段時間內發生反應的難易及強烈程度，因此并不能全面地表征樣品的反應活性；(3)要求的樣品使用量大(幾十至幾百克)，測試設備復雜，操作步驟繁瑣，因此限制了方法的推廣及應用。