煤熱解模型研究取得進(jìn)展

煤的熱解是煤所有熱化學(xué)轉化過(guò)程的共性過(guò)程和基礎，關(guān)于熱解過(guò)程的研究也一直是煤科學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。針對煤熱解過(guò)程的研究，除實(shí)驗研究外，模型研究也是一種重要的研究手段。

近日，結合微觀(guān)研究和宏觀(guān)研究的優(yōu)點(diǎn)，中國科學(xué)院工程熱物理研究所能源動(dòng)力研究中心科研人員從介觀(guān)角度對煤的熱解過(guò)程進(jìn)行了研究。通過(guò)對煤熱解過(guò)程共價(jià)鍵“斷裂—生成”機制和共價(jià)鍵反演產(chǎn)物滲透理論的假設，聯(lián)合使用Boltzmann-Monte Carlo方法和滲透方程，建立了煤熱解過(guò)程的Boltzamann-Monte Carlo-Percolation模型。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《燃料》（Fuel）和《燃料加工技術(shù)》（Fuel Processing Technology）上。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃的資助。

據了解，通過(guò)比較相同條件下實(shí)驗結果與模擬結果的異同，可對建立模型所使用假設的正確性進(jìn)行判斷，從而得到一些無(wú)法通過(guò)實(shí)驗觀(guān)察到的反應過(guò)程信息。模型研究在催化以及材料領(lǐng)域的計算方面得到了廣泛而成功的應用，但對于煤而言，從微觀(guān)角度看，其單元結構包含的巨量原子導致巨大的計算量，無(wú)法使用量子化學(xué)計算方法。因此，現有關(guān)于煤熱解反應的模型（例如FG-DVC模型、CPD模型）一般仍屬宏觀(guān)模型，在假設的反應網(wǎng)絡(luò )中引入若干經(jīng)驗參數，通過(guò)實(shí)驗得到參數后即可應用模型進(jìn)行預測。

此項模型可在不包含經(jīng)驗參數的條件下對煤熱解過(guò)程的鍵合結構變化以及產(chǎn)物生成趨勢進(jìn)行定量模擬，也可在引入一個(gè)經(jīng)驗參數的情況下對不同煤的揮發(fā)分產(chǎn)率、煤氣產(chǎn)率、輕油以及焦油產(chǎn)率進(jìn)行定量/半定量預測。