Макрокинетическое моделирование сверхадиабатического фильтрационного горения углеродсодержащих материалов

• Автор: Беккер, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 205 с. : 5 ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ОБОЗНАЧЕНИЯ
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1. Источники углеродосодержащих отходов
2. Технологии термического обезвреживания
углеродосодержащих отходов
3. Сверхадиабатическая газификация углеродосодержащих отходов
3.1. Технологическая схема сверхадиабатической переработки
низкосортных топлив
3.2. Теоретические основы сверхадиабатического процесса
4. Выбор цели и объекта исследований
4.1. Физическая модель активной среды
сверхадиабатического процесса
4.2. Выбор кинетических моделей активной среды сверхадиабатического процесса
4.3. Выбор математического описания
сверхадиабатического процесса
ГЛАВА I. КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ
ФИЛЬТРАЦИОННОГО ГОРЕНИЯ УГЛЕРОДА
1.1. Общие закономерности фильтрационного горения
1.2. Физическая модель активной среды зоны горения
1.3. Скорость реакции в потоке реагирующего газа
1.4. Учет реакции на внутренней поверхности
1.5. Химические реакции при газификации углерода
1.6. Гетерогенные реакции горения углерода
1.7. Условия селективного проведения гетерогенных реакций
при фильтрационном горении углерода
ГЛАВА II. ЗАДАЧА О РЕАКЦИОННОЙ ВОЛНЕ В УСЛОВИЯХ СПУТНОЙ ВЫНУЖДЕННОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ГАЗА
2.1. Постановка нестационарной задачи спутного
фильтрационного горения
2.2. Рамки применимости и ограничения модели
2.3. Стационарная постановка задачи спутного
фильтрационного горения
ГЛАВА III. СТАЦИОНАРНОЕ СПУТНОЕ ФИЛЬТРАЦИОННОЕ ГОРЕНИЕ УГЛЕРОДА РАЗБАВЛЕННОГО
ИНЕРТНЫМИ ДОБАВКАМИ
3.1. Стационарная постановка задачи спутного фильтрационного
горения с учетом одной химической реакции
3.2. Распространение волны спутного фильтрационного горения нормальной структуры с ведущей реакцией С + 02 —> С02
3.3. Распространение волны спутного фильтрационного горения
инверсной структуры с ведущей реакцией С + 02 С02
3.4. Распространение волны спутного фильтрационного горения нормальной структуры с ведущей реакцией С + У2 02 СО
3.5. Распространение волны спутного фильтрационного горения
инверсной структуры с ведущей реакцией С + Уг 02 —> СО
3.6. Обсуждение результатов
ГЛАВА IV. СТАЦИОНАРНОЕ СПУТНОЕ ФИЛЬТРАЦИОННОЕ ГОРЕНИЕ УГЛЕРОДА В ИНВЕРСНОМ РЕЖИМЕ
4.1. Распространение волны спутного фильтрационного горения
инверсной структуры с ведущей реакцией С + 02 —> С02
4.2. Распространение волны спутного фильтрационного горения
инверсной структуры с ведущей реакцией С + Уг 02 —> СО
4.3. Обсуждение результатов
ГЛАВА У. НЕЕДИНСТВЕННОСТЬ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА И СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ФРОНТА ПРИ СТАЦИОНАРНОМ СПУТНОМ ФИЛЬТРАЦИОННОМ ГОРЕНИИ УГЛЕРОДА
5.1. Неединственность стационарных стехиометрических режимов фильтрационного горения многократно разбавленного инертными добавками углерода
5.2. Критическое значение расхода газа, при котором реализуется стехиометрическая неединственность первого вида
5.3. Критическое значение расхода газа, для стехиометрической неединственности второго вида
5.4. Неединственность стационарных кинетических режимов
спутного фильтрационного горения углерода
5.5. Параметрическая область существования неединственности стационарных режимов фильтрационного горения
разбавленного инертными добавками углерода
ГЛАВА VI. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ УГЛЕРОДОСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ В СВЕРХАДИАБАТИЧЕСКИХ РЕЖИМАХ
6.1. Макрокинетика твердофазных превращений углеродосодержащих материалов в условиях фильтрации газа
6.2. Нестационарная макрокинетика термодеструкции целлюлозыв
условиях спутной фильтрации газа
6.3. Моделирование нестационарной макрокинетики при
спутном фильтрационном горении углерода
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
ЛИТЕРАТУРА

тепловыделение и газификация углерода. Создание адекватной кинетической модели активной среды зоны горения позволит выявить возможности для контроля и управления сверхадиабатическим процессом газификации.
4.2. Выбор кинетических моделей активной среды сверхадиабатического процесса
Кинетические модели, рассмотренные в работе, описывают твердофазные низкотемпературные реакции углеродосодержащих материалов и среднетемпературные пиролитические реакции. Особое внимание было уделено описанию кинетики реагирования коксового остатка с кислородом, окисью и двуокисью углерода при температурах 500-1300°С.
Кинетика твердофазных реакций
В качестве образца, удобного для изучения твердофазных низкотемпературных превращений был выбран бурый уголь. Кинетика низкотемпературных реакций в углях исследовалась ранее в связи с проблемой их самовозгорания [51, 52], при этом в основном учитывались окислительные реакции кислорода воздуха с органической массой угля. В настоящей работе рассматривалась кинетика анаэробных реакций.
Кинетика пиролитических реакций
Для изучения кинетики пиролитических реакций в диссертационной работе была выбрана целлюлоза, так как она является удобным объектом для изучения процесса пиролиза пористого газифицируемого конденсированного материала. Кинетические параметры термического разложения целлюлозы исследовались в работах [53-55], главным образом в открытых системах и неизотермических условиях. В работе [56] исследовалась кинетика выделения тепла и тепловые эффекты при изотермическом разложении целлюлозы в условиях, исключающих