Экспериментальное определение теплофизических характеристик и кинетико-термодинамический анализ гетерогенных систем на примере твердых топлив

Цель: проведение комплексного исследования теплофизических свойств низкосортных твердых топлив, кинетического анализа термохимической конверсии твердых топлив. Данные, полученные с помощью термического анализа, использованы при составлении упрощенных кинетических уравнений для численного моделирования термохимической конверсии твердых топлив. Разработана методика определения технических характеристик твердых топлив и угольных смол в ходе одного измерения и протестирована на различных образцах твердых топлив – углей разной степени метаморфизма, биомассы разных видов, шлам-лигнинов, коксов и др. Исследовано изменение элементного состава топлива и теплоемкости по ходу конверсии твердых топлив. Установлено влияние процессов, протекающих в поверхностном слое частицы, на концентрацию радикалов в газовой фазе, и дана количественная оценка этого влияния. Изучена стадия выхода летучих веществ для конверсии углей из месторождений Красноярского края, Иркутской и Кемеровской областей, Урала и Дальнего Востока, антрацита и сибирской сосны. Определены значения кинетических коэффициентов термохимической конверсии древесной биомассы и азейского бурого угля. Показано влияние концентрации газифицирующего агента (пар, воздух, аргон, углекислота) в составе газа на процесс газификации азейского угля. Проведено кинетико-термодинамическое моделирование процессов конверсии древесной биомассы с использованием данных термического анализа (зависимость элементного состава и теплоемкости от степени конверсии топлива, кинетические коэффициенты). Проведено сопоставление рассчитанных концентраций газов и профилей температур с экспериментальными данными, термодинамически равновесными концентрациями. Сравнено влияние различных способов расчета теплоемкости топлив на концентрации газов и профили температуры.