Zeitschrift für Thermodynamik und Katalyse
Offener Zugang

Abstrakt

Modelle und Mechanismen zur Untersuchung der globalen Oxidationskinetik von Mischungen aus Futtermaisstroh und Illinois No. 6-Kohle

Ana M. Celaya1, Jillian L. Goldfarb

Die gemeinsame Verbrennung von Biomasse und Kohle hat das Potenzial, die SOx- und Netto-CO2-Emissionen von Kohlekraftwerken zu reduzieren. Angesichts _der Heterogenität _der Biomasse- und Kohlerohstoffe ist das kinetische Oxidationsverhalten solcher Mischungen noch nicht gut verstanden. In dieser Untersuchung prüfen wir die Anwendbarkeit einer Vielzahl von kinetischen Modellen zur Beschreibung der schnellen Oxidation von Maisstroh, Illinois No. 6-Kohle und deren Mischungen mithilfe eines thermogravimetrischen Analysators. Wir stellen fest, dass eine Reaktionsannahme erster Ordnung (oft als Arrhenius-Gleichung bezeichnet) sowie dreidimensionale Diffusionsreaktionsmodelle die beste Anpassung an die durch Korrelationskoeffizienten gemessenen Daten bieten und einigermaßen ähnliche Aktivierungsenergien liefern. Abgeleitete thermogravimetrische Kurven zeigen, dass die Spitzenmassenverlustraten
für jeden Brennstoff und jede Mischung innerhalb von ~30 K voneinander liegen, obwohl die Spitzenmassenverlustrate vom jeweiligen Brennstoff und der jeweiligen Mischung abhängt. Hinweise auf eine Reaktionssynergien zwischen den Brennstoffen in den Mischungen in Form eines nichtadditiven Vorhersageschemas für die Aktivierungsenergie lassen darauf schließen, dass die Biomasse die Zersetzung der Kohle bei niedrigeren Temperaturen fördert.