褐煤在1600°C左右、45m5在空气中快速热分解后反光值为0.89%，此条件下尚有部 分煤粉颗粒尚未反应：相同煤种相同条件在氯气中热分解后反光值为0.91%，2个试样显微 结构几乎相同。 这与有些研究者的结果一致【4,5]：即高加热速度时含氧量对快速热分解影响不大的原 因是，因为相对于如此高的加热速度，煤粉快速热分解过程仍然相对缓慢。Botz等人实验 也说明：距喷枪1m之前空气过剩系数影响不大，直到1.5m之后才有较大影响。 (3)快速热分解时间、温度以及煤粉粒度的影响。由实验看出，随快速热分解时间增加 而镜煤相反光值增加：充州烟煤5ms时反光值为0.66%，45ms为0.90%，113ms时为 1.43%:褐煤趋势相同，45m5为0.89%，113ms为1.27%，167ms为1.37%，后2个试 样显微观察绝大部份颗粒均已反应。 温度对热分解影响也很大。相同停留时间，究州烟煤1200°C反光值为0.81%，颗粒内 部可观察到脱气后微空隙正在形成，1350°C时大部分煤粉边沿已开始反应，部分（占14%） 反应迅速，反光值达1,2一1,4%，颗粒内部脱气空隙业已形成，总平均反光值为0.83% 1600°C时反光值增加到0.90%。褐煤有相同倾向：1200°C反光值为1.06%，1350°C为 1.27%,1740°C增加到1.66%，可观察到许多各向异性组分。 充州烟煤极细煤样(<60μm)在氮气中热分解后反光值增加到2,43%，1300°C、 167ms反应已经完成。 4 讨 论 一些研究者认为【5]：无烟煤着火温度高于烟煤并随加热速度增加而增加，鞍钢高炉煤 粉取样证实了无烟煤在风口循环区燃烧率为68.2一87%【1。本研究证实：无烟煤快速热分 解后只会形成微小漫布的孔隙；烟煤挥发份高，其燃烧导至了迅速预热，热分解后迅速形成 与外部相连通的裂纹及中空孔隙系统，因而热分解迅速。但对热分解产物分析证明：烟煤热 分解后形成大量烟碳，因而应用烟煤高炉喷吹和铁浴气化时，应力求在大量烟碳形成前燃烧 过程进行得比较充分，以免剩余烟碳妨碍高炉下部行程及其它气化过程。 考虑到碳氧燃烧气化反应，存在着3个控制步骤]：化学反应控制：氧渗入内部孔隙 的“孔隙扩散”；反应物及产物通过表面边界层的“边界膜扩散”。一般认为：煤粉越细， 加热速度越高，则化学反应越可能成为控制步骤〔8]。本实验证实，高炉喷吹及铁浴气化时， 加热速度高达105K/s,背景气氛影响甚微，说明这时快速热分解较之如此高的加热速度仍 嫌缓幔，化学反应仍然可能成为控制性步骤。其意义在于： (1)高炉加大喷吹量，尤其当使用烟煤等高挥发份煤粉时，富氧对于开始的热分解过程 影响较小；对其后的多相燃烧反应，氧的孔隙扩散可能成为控制性步骤。已有一些研究者指 出【1：这时含氧量由21%提高到25%时燃烧率4倍于风温由1000°C提高到1100°C的效 果。因此考虑富氣效果，可以设想，氧气不由冷风混入而由直吹管靠近风口处混入，这样对 风温影响不大，但可显著提高煤粉喷入周围局部区域氧气浓度以改善传质过程，而对于煤粉 由喷枪进入直吹管前期快速热分解彩响不大。 (2)熔融还原饮浴气化常用粉煤与气化剂同时吹入以改善动力学条件，但喷嘴局部过热 而影响寿命，热点处形成大量过热蒸气增加了成品气体中粉尘含量。由本实验结果可知：可 283褐 煤在 “ 左 右 、 “ 在空气 中快速热分解 后反 光值为 ， 此 条 件下 尚有部 分煤粉颗 粒 尚未反应 相 同煤 种相 同条件在氮气 中热分解后反 光值为。 ， 个 试样显微 结构几乎相 同 。 这 与有些 研究者 的结果一 致 「 ’ 〕 即高加热 速度时含氧 量对 快速热分解 影 响不 大 的原 因是 ， 因为相对于 如 此高 的加热速度 ， 煤粉快速热分解过程仍然相对 缓 慢 。 等人 实验 也说 明 距喷枪 之前空气过剩系数影响不 大 ， 直 到 之后 才有较大影响 。 快速热分解 时 间 、 温 度以及 煤粉粒度的影响 。 由实验看 出 ， 随快速热 分解 时 间增加 而镜煤相反 光值 增加 充 州 烟 煤 时 反 光 值 为 “ ， 为 ， 时 为 ， 揭 煤趋势相 同 ， 理 为 ， 、 为 ， ， 为 ， 后 个 试 样显微观 察绝大部 份颗 粒 均已反 应 。 温度对 热分解 影响也很 大 。 相 同停留时 间 ， 充州烟煤 “ 反 光值为 ， 颗粒 内 部可 观察到 脱气 后微空 隙正 在形 成， 。 “ 时 大部分煤粉边沿 已开始反应 ， 部分 占 反应迅速 ， 反 光值达 一 ， 颗粒内部脱气空隙 业已形成 ， 总平 均反 光 值 为 。 ， “ 时反 光值增加到 。 褐煤有相 同倾 向 反 光 值 为 ， 为 ， “ 增加到 ， 可 观察到许 多各 向异 性 组分 。 充州烟 煤极 细 煤样 拼 在氮气 中 热 分 解 后 反 光 值 增 加 到 ， 、 反 应 已经 完 成 。 讨 论 一些 研究者认 为 【 ’ 〕 无烟煤着火温度高于烟煤并随加 热速度增加而 增 加 。 鞍 钢高炉煤 粉取样 证实 了无烟煤 在风 循环 区燃 烧率为 一 〔 已’ 。 本研究 证实 无烟 煤快速热分 解 后只会形 成微小 漫布的孔 隙 烟煤挥发份高 ， 其燃烧导至 了 迅速预热 ， 热分解后 迅速形 成 与外部相连 通 的 裂纹 及 中空孔 隙系统 ， 因而热分解 迅速 。 但对 热分解 产物分析证明 烟煤热 分解 后形 成大量烟碳 ， 因而应 用烟煤高炉喷吹和铁 浴气化时 ， 应 力求在大量烟碳 形成前燃烧 过程进 行得 比较充分 ， 以免 剩余烟碳 妨碍高炉下部行程及 其它 气化过程 。 考虑到碳氧燃烧气化 反应 ， 存在着 个 控制步骤 〔 ’ 化学 反应 控制 ， 氧渗人内 部 孔 隙 的 “ 孔 隙扩散 ” 反应物及 产物 通过表面边界层 的 “ 边界膜 扩散 ” 。 一 般认 为 煤粉 越 细 ， 加热速度 越高 ， 则化学 反应越可 能 成为 控制步骤 〔 ’ 。 本实验证实 ， 高炉喷吹 及铁浴气化时 ， 加热速度 高达 “ ， 背景气氛 影响甚微 ， 说 明这 时快速 热分 解 较之如此 高的加 热 速度仍 嫌缓 慢 ， 化学 反应 仍 然可能 成为 控制性步骤 。 其意义在于 高炉加大喷吹 量 ， 尤其 当使用烟煤等高挥发份煤粉时 ， 富氧对于开始 的 热分解过程 影响 较小 对 其后的 多相燃烧反应 ， 氧的孔 隙 扩散可 能成 为 控制性步骤 。 已有一些 研究 者指 出 这 廿含氧量 由 纬提高到 纬时燃 烧率 倍于风温 由 提高 到 “ 的 效 果 。 因此 考虑 富氧效果 ， 可 以 设想 ， 氧气不 由冷风混 入而 由直吹管靠近风 口处混 人 ， 这样 对 风温影响不 大 ， 但可 显 著 提高煤粉 喷 人 周围 局部 区域氧气 浓度 以改 善 传质过程 ， 而 对于煤粉 由喷枪 进 人直 吹管 前期快 速热 分解影响不 大 。 熔 融还原铁浴 气化常 用粉煤与气化剂 同时 吹 人 以 改 善动力学条件 ， 但喷嘴局部过热 而影响寿 命 ， 热 点处 形 成大量过热蒸气增加 了成品气体中粉 尘含量 。 由本实验 结果可知 可