[发明专利]一种利用热重分析仪评价煤及生物质焦反应性的方法

说明书

本发明涉及一种利用热重分析仪评价煤及生物质焦反应性的方法，主要解决目前的焦炭燃烧/气化反应性评价指标全面性和准确性不足的问题，能够较好地实现煤及生物质焦燃烧/气化反应活性的合理表征；首先得到能够有效反映样品活性的比反应速率曲线，然后在曲线上选取若干特征点，最终通过这些特征点所对应的参数的有机组合，构建一个能够对样品反应活性进行全面而准确表征的反应综合指数；上述反应综合指数结合了多个能够反映样品燃烧/气化行为各个方面特征的参数，可以全面表征样品本征燃烧/气化反应发生的难易和强烈程度，是对煤及生物质焦本征反应活性进行综合评价的较理想指标。

技术领域

本发明属于能源与环境技术领域，涉及对煤及生物质焦燃烧/气化反应性评价方法的改进，具体地说是涉及一种利用热重分析仪评价煤及生物质焦反应性的方法。

背景技术

在所有以煤或生物质为原料，以热化学转化为基本原理的燃烧及气化工艺系统中，原料均经历了干燥、挥发分的析出（热解）和重整以及焦的燃烧/气化三个过程。已有很多相关研究表明，与干燥和热解相比，焦的燃烧/气化反应的速率很低，是整个热转化过程中最为缓慢的步骤，因此决定了整个工艺系统的效率。以气流床煤气化过程为例，煤的干燥及热解时间仅占整个气化时间的不到5%，而煤焦气化过程占用的时间超过了95%。因此，无论对于实际工业系统中反应器的设计和运行，还是对于科学研究中燃料基本特性的表征和分析，煤及生物质焦燃烧/气化反应性的评价均具有重要意义。

然而，迄今为止并没有形成一种能够被广大科研及工程技术人员所普遍接受的煤及生物质焦燃烧/气化反应性的评价方法。目前，管式炉和热重分析仪是测试和评价焦炭燃烧/气化反应性的最常用仪器。现有的技术利用直立管式炉评价煤焦的气化反应性的方法为：在750~1100 ℃的恒温条件下，在一定时间内使煤焦样品与CO₂反应，以反应后CO₂的还原率α(%)或焦炭质量损失的百分数CRI(%)作为样品反应性的评价指标。然而，上述测试及评价方法存在以下缺陷：(1)要求煤焦样品的粒径在mm量级，且在反应器中堆积达到一定的厚度，这样就增加了反应过程中的颗粒内、外扩散的阻力，使本征化学反应速率对总包过程反应速率的贡献度降低，从而削弱了最终得到的反应性数据对样品本征反应活性的表征意义；(2)所采用的反应性评价指标均是对在指定时间内参与反应的样品累积量的描述，而不能反映样品在这段时间内发生反应的难易及强烈程度，因此并不能全面地表征样品的反应活性；(3)要求的样品使用量大(几十至几百克)，测试设备复杂，操作步骤繁琐，因此限制了方法的推广及应用。