煤氧化增重现象中的控制反应及其动力学解析

以热重实验中的煤氧化增重现象为线索, 对400 ℃前煤氧化的反应机理和动力学过程进行了理论研究. 借助于平行反应理论, 将煤低中温氧化过程简化为3 个平行的竞争反应, 包括水分析出、氧吸附和固相氧化产物分解的反应以及直接的“burn-off”反应. 通过对不同氧体积浓度(10%, 21%和40%)下的实验数据全过程上的非线性最小二乘法拟合, 确定出各反应的动力学参数以及相应的温度作用范围. 模化的结果与实验数据高度贴近, 证明了反应模型和计算方法的可靠性. 煤低中温氧化过程中的质量变化, 主要是由氧吸附反应和固相氧化产物的分解反应所控制的; 由直接的“burn-off”反应所引起的质量变化则相对较小. 煤氧化增重现象对应的反应及动力学过程并不能由单一反应模型来近似. 氧浓度的提高导致氧吸附反应和固相氧化产物的分解反应加剧, 而“burn-off”反应受氧浓度的影响并不显著, 这是由用于解析动力学参数而选定的实验数据的温度范围和特征所决定的.     

空间方位对木材燃烧火焰传播的影响

一、引言 在森林火灾和城市建筑火灾中,木材作为一种主要可燃物,对于火灾的发生及发展具有重要的影响。其燃烧的特性,尤其是其燃烧的火焰及火焰传播的规律,往往决定了火灾发展的方向,并左右着局部火场的燃烧状况。因此,弄清木材燃烧的火焰传播的规律,已成为揭示森林火灾及城市建筑火灾发展规律的关键。     

植物焦炭氧化中的平行反应及其动力学解析

通过建立多组分平行反应模型和开展非线性动力学解析, 理论上探索植物焦炭氧化中的平行反应以及其对焦炭氧化反应活性影响的机制. 运用高温管式炉并通入高纯氮气制备植物焦炭, 热处理温度分别设定为450、520和800 ℃. 运用同步热分析仪开展空气气氛中植物焦炭线性升温氧化实验, 并通过对热重和质量损失速率实验数据进行拟合以获取焦炭氧化动力学参数值. 解析结果证实, 对于低中热处理温度(450和520 ℃)制得的焦炭, 其质量损失速率及对应的热流率曲线的变化特征主要是由残留木质素、无定形碳及粗脂肪和粗蛋白等其它反应物质的平行氧化反应叠加而成; 当热处理温度达到800 ℃时, 焦炭中活性物质基本为无定形碳, 氧化则可简化为无定形碳的单步反应. 残留木质素氧化反应的活化能最低, 范围为86～147 kJ·mol^-1, 相应的温度作用区间为300～480 ℃; 无定形碳的活化能为174～208 kJ·mol^-1, 反应温度在370～520 ℃之间; 其它物质的反应活化能为214～225 kJ·mol^-1, 温度作用区间在420～510 ℃之间. 焦炭的氧化活性主要由残留木质素含量决定. 随着热处理温度升高, 残留木质素含量降低, 同时另两个反应组分的氧化活化能均有所增大, 导致焦炭的氧化反应活性下降.