Distinctive burning characteristics of carbon particles

Authors

  • K. Annamalaim,

    Corresponding author
    1. Department of Mechanical Engineering, Texas A University, College Station, TX 77843
    • Mechanical Engineering Department, Texas A&M University, College Station, TX 77843-3123
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  • J. A. Caton

    1. Department of Mechanical Engineering, Texas A University, College Station, TX 77843
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  • A part of the present results were obtained as a result of DOE/PETC Grant No. DE-FG 22–85 PC 80528. However, any opinions, findings, conclusions or recommendations are those of the author(s) and do not necessarily reflect the views of DOE

Abstract

Several reaction mechanisms exist in the literature for the gasification of char/carbon particles. The general procedure for modelling particle gasification is to assume a mechanism of combustion, obtain the theoretical burning rate and particle temperature, and then validate the mechanism by comparing the results with experimental data. The present work shows that the burning rate and particle temperature are independent of heterogeneous and homogeneous reaction mechanisms and their rate kinetics as long as the oxygen (O2) and carbon dioxide (CO2) concentrations at the burning surface are low compared to carbon monoxide (CO) concentration. Experimental data are cited which are in agreement with the model's predictions for both particle temperatures and burning times. The relevance of the results to industrial combustors is discussed.

Abstract

On trouve dans la littérature plusieurs mécanismes de réaction pour la gazéification de particules de carbone ou de produit de carbonisation. La procédure générale employée pour modéliser la gazéification des particules consiste d'abord à supposer un mécanisme de combustion, puis à obtenir la vitesse de combustion théorique et la température des particules, et enfin, à valider ce mécanisme en comparant les résultats avec des données expérimentales. On montre dans ce travail que la vitesse de combustion et la température des particules sont indépendantes des mécanismes de réaction homogène et hétérogène et de leur cinétique tant que les concentrations en oxygène (O2) et en dioxyde de carbone (CO2) à la surface de combustion sont faibles en comparaison à la concentration en monoxyde de carbone (CO). Les données expérimentales fournies sont en accord avec les prédictions de température des particules et de temps de combustion du modèle. On évalue l'importance des résultats pour les chaudières industriels.

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