·932· 工程科学学报，第38卷，第7期 0 压力 温度 压力，PN 位移 气体 0=2P/πd A,0,底座 应力分布 试样 图2抗拉强度测定原理图 Fig.2 Schematic diagram of tensile strength measurement 由图3(a)可知：随反应率增加焦炭的孔隙率增加，反 应率小于20%时I一焦炭的孔隙率高于F一焦炭，反应 率为20%~30%时两种焦炭相差不大：H,0气化反应 1一压力传感器：2一位移传感器：3一A山203压杆：4一炉体：5一 后焦炭整体孔隙率略高于CO2条件.由图3(b)可知： 焦炭试样：6一A203底座 随反应率增加平均孔径增加.由于【一焦炭平均孔径较 图1高温抗拉强度测定装置 大，气化反应过程以扩孔为主；而一焦炭孔隙率低，孔 Fig.1 Measurement device of high-emperature compressive strength 径小，气化反应前期以造孔为主，使反应后平均孔径整 发生变化.所以，孔隙率是决定焦炭强度的主要因素. 体低于I-焦炭.与C02气化相比，由于H0分子较 Wag等叨根据多孔焦炭的孔隙率与抗拉强度关系， 小，与焦炭气化反应活化能低，容易扩散到焦炭内部， 定义多孔焦炭气孔壁强度指数： 其造孔能力强，促进小气孔的生成.，H,0反应后 Bais、dlso (2) do 焦炭的平均孔径较小.由图3(c)可知，由于F一焦炭焦 式中：Pai是气孔壁强度指数，lgPa:p是孔隙率 化前经过压力成型，其孔隙率低和平均孔径较小.以 反应率20%为中间点，反应前期是造孔过程-四，生 2实验结果与讨论 成大量小孔，使其比表面积随反应率增而增加.反应 2.1焦炭反应前后的孔隙结构 后期为扩孔过程风，随气化反应率增加，小孔扩展 CO,和H,0气化反应后焦炭的孔隙结构见图3. 成大孔，随反应率增加比表面积逐渐降低.由于H,O a 80 (b) 60 -■一F-焦炭-C0 -●-F-焦炭-H,0 60 -▲-1-焦炭-C0。 --1-焦炭-H,0 50 40 一■一F-焦炭-C0 0 ●一F-焦炭-H,0 一▲一1-焦炭-C 20 ■ 一7一1-焦炭-H,0 30 10 20 30 40 10 20 40 反应率/% 反应率/% 20 一■一F-焦炭-C0, -F-焦炭-H,0 一▲一I-焦炭-C0 --1-焦炭-H,0 16 10 20 40 反应率/% 图3焦炭与CO2和H20反应后的孔隙结构特征.(a)孔隙率：(b)平均孔径：(c)比表面积 Fig.3 Pore structure features of coke after reacting with CO2 and H2O:(a)porosity:(b)average pore size:(c)specific surface area工程科学学报，第 38 卷，第 7 期 1—压力传感器; 2—位移传感器; 3—Al2O3 压杆; 4—炉体; 5— 焦炭试样; 6—Al2O3底座 图 1 高温抗拉强度测定装置 Fig． 1 Measurement device of high-temperature compressive strength 发生变化． 所以，孔隙率是决定焦炭强度的主要因素． Wang 等［17］根据多孔焦炭的孔隙率与抗拉强度关系， 定义多孔焦炭气孔壁强度指数: 图 3 焦炭与 CO2 和 H2O 反应后的孔隙结构特征． ( a) 孔隙率; ( b) 平均孔径; ( c) 比表面积 Fig． 3 Pore structure features of coke after reacting with CO2 and H2O: ( a) porosity; ( b) average pore size; ( c) specific surface area Pai = － dlgσr dφ ． ( 2) 式中: Pai 是气孔壁强度指数，lgPa; φ 是孔隙率． 2 实验结果与讨论 2. 1 焦炭反应前后的孔隙结构 CO2 和 H2O 气化反应后焦炭的孔隙结构见图 3． 图 2 抗拉强度测定原理图 Fig． 2 Schematic diagram of tensile strength measurement 由图 3( a) 可知: 随反应率增加焦炭的孔隙率增加，反 应率小于 20% 时 I--焦炭的孔隙率高于 F--焦炭，反应 率为 20% ～ 30% 时两种焦炭相差不大; H2O 气化反应 后焦炭整体孔隙率略高于 CO2 条件． 由图 3( b) 可知: 随反应率增加平均孔径增加． 由于 I--焦炭平均孔径较 大，气化反应过程以扩孔为主; 而 F--焦炭孔隙率低，孔 径小，气化反应前期以造孔为主，使反应后平均孔径整 体低于 I--焦炭． 与 CO2 气化相比，由于 H2O 分子较 小，与焦炭气化反应活化能低，容易扩散到焦炭内部， 其造孔能力强，促进小气孔的生成［13，15］，H2O 反应后 焦炭的平均孔径较小． 由图 3( c) 可知，由于 F--焦炭焦 化前经过压力成型，其孔隙率低和平均孔径较小． 以 反应率 20% 为中间点，反应前期是造孔过程［11--12］，生 成大量小孔，使其比表面积随反应率增而增加． 反应 后期为扩孔过程［11--12］，随气化反应率增加，小孔扩展 成大孔，随反应率增加比表面积逐渐降低． 由于 H2O · 239 ·