焦炭燃烧动力学

       焦炭燃烧/气化占锅炉内煤炭燃烧总时间的70%~90%，同时焦炭燃烧发热是煤发热量的主要来源，因此研究焦炭燃烧与气化过程对锅炉设计与运行有重要意义。本研究方向重点关注两方面的研究内容。一方面，在前人研究中，一般都忽略制焦时煤焦的冷却过程，而冷却过程对热解焦的反应性有较大影响。有无冷却过程时，煤焦氧化动力学参数可能会不一样。另一方面，不管是富氧燃烧过程还是煤气化过程，O₂，CO₂和H₂O都同时存在，而目前的文献报道主要关注的单一成分对煤焦燃烧或气化的影响。需要建立煤焦在多组分气体下的氧化/气化模型，精确预测不同结构煤焦的反应速率。

燃烧动力学方向—研究路线图

在研项目：

高浓度CO₂和H₂O条件下煤焦氧化机理及模型建立（2015-2018），国家自然科学基金面上项目

一、原位煤焦燃烧动力学

       由于影响煤焦燃烧动力学的因素很多，但以下因素需要深入探讨和解决:（1）焦炭燃烧本征动力学参数，文献中测得的活化能变化范围很大（125-180kJ/mol），有必要研究焦炭燃烧本征动力学参数的测量方法。（2）冷却过程的影响，实际燃烧过程中热解和燃烧是一个连续或重叠的过程，冷却过程有可能影响焦炭的结构以及相应的燃烧反应动力学参数，因此有必要研究热解后高温热态焦（原位焦）的燃烧反应动力学。

微型双床固体燃料解耦燃烧反应动力学分析仪

二、O₂/CO₂/H₂O混合气氛下焦氧化/气化模型

       固体燃料的氧燃料燃烧（富氧）和热解气化（欠氧）等新型低碳高效利用技术中，焦氧化反应最为关键。在这些高温焦的非均相化学反应中，CO₂和H₂O浓度相对传统技术高很多。O₂，CO₂，H₂O在各反应子过程中的作用与反应子过程的时间尺度、气体瞬时浓度、本征反应速率和燃料的物理或化学特性等相关。非均相反应在不同温度区间（动力区-动力扩散区-扩散区）的呈现特征需重新研究。该方向重点研究：高浓度CO₂与H₂O对煤热解过程、煤焦-O₂，煤焦-CO₂和煤焦-H₂O反应之间的交互作用机理、煤焦孔隙及煤焦表面演化机理及其对反应过程的影响规律等科学问题。

CO₂/H₂O气氛下焦气化机理及模型

O₂/CO₂/H₂O气氛下焦气化机理及模型