摘

 要：本文主要在对煤气化反应动力学研究的基础上，针对动力学模型构建，渣中残碳

反应活性进行了分析，并且通过实验分析探讨了测定方法以及数据处理和数据分析的方法。

 

　　关键词：煤气化反应

 动力学 渣中残碳 反应活性 

　　动力学数据必须要通过连续测定煤在气化反应中的变化，获得连续变化的信息，从而
了解气化反应的热动力学变化，从而全面准确地掌握煤气化反应规律。

 

　　一、煤气化反应动力学

 

　　煤炭气化，简单来讲，就是在一定的压力和温度条件下在气化炉中使煤与气化剂发生
反应。在这个过程中，气化剂甲烷、氢气、一氧化碳的与煤反应的强烈各有不同，进而直接影
响到气化炉反应的程度以及快慢、煤耗、氧耗，包括煤气中所产生的有效成分含量，加上不
同的煤种，所对应的热力学性质和电优气化方式也会有所不同，为此，这一点引起广泛研
究者的高度重视和广泛关注。

 

　　煤炭反应是在高温条件下进行一种化学反应，整个反应过程中，煤炭中的无机物会姓
一定的晶相形态变化和物质组成，并最终转化为灰渣，而煤炭中大部分为有机物，它们在
气化炉中与气化剂反应，进而转化为一氧化碳、氢气等可燃性气体。总之，煤炭气化反应是
一个相对复杂反应过程，这是由煤炭结构的多样性和复杂性所决定的，即便是实行单一的
气化反应，其反应过程仍旧相对复杂。

 

　　二、动力学模型构建

 

　　根据以上分析我们知道，煤结构具有多样性和复杂性，加上同一煤种或者不同煤种的
组分的不同，气化反应存着较大差异，为此，对于不同条件下的气化反应规律，应该遵循
不同的反应模型，加上不同模型的动力学参数的不同，因此，需要构建不同煤种、不同气化
条件下的动力学模型。前人曾在不同煤种和不同条件的基础上，提出了多样化的动力学模型，
经过总结通常主要用到的动力学模型有缩核反应模型、均相反应模型、混合反应模型以及活
化能分布模型等，以下作具体的说明：

 

　　一是分布活化能模型，该反应模型早期主要用于对煤的热解过程的描述。

 

　　二是混合反应模型，该反应综合考虑了大量的经验因素。

 

　　三、渣中残碳反应活性

 

　　在气化过程中，煤中的残碳矿物质质发挥着重要作用，比如它们可以作为一种分散剂
通过其物理作用，避免熔融胶质体的充分接触，以形成气泡中心，增加气化产物孔结构，
进一步增大反应表面积，而在熔性较差或者是非熔融性的煤料气化时，主要是起堵孔作用
而非分散作用。另外，诸多研究表明，煤渣中的碱金属和矿物质、过渡金属元素都具有一定
的催化作用，但是煤中矿物质内含有的硅铝酸盐却

 是对气化反应有害的物质，因此在高温

度，硅铝酸直与碱金属会生成非催化作用的非水溶性化合物，从而影响到碱金属的催化作
用，而硫也是对气化反应有害的元素，这是因为硫会与过渡金属发生反应，如与铁元素反
应后生成稳定的硫铁化合物，会抑制催化反应，甚至于使催化剂失去活性。

 

　　另外，煤中的矿物质对于气化反应具有催化作用，具体表现为其可以使热处理时煤分
子排列的有序程度降低，以此来增强反应活性，同时，在反应时，会添加助溶剂，其主要
作用就是对煤炭进行催化，在熔融阶段，起到良好的助溶作用，从而降低反应活化能，改
变反应途径，促进反应快速进行。

 

　　四、实验分析

 

　　在这里运用温热重法，以水蒸汽为气化剂，对煤种的反应过程以及对气化过程的影响
进行分析，包括常压条件下的气化速率。

 

　　

1.实验原料 

　　进行煤采样，以

3mm 以上低活性的无烟粉煤，加入少量的烟煤粉，作为实验原料。