中国生物质气化技术的研究和发展现状

生物质能是一种重要的可再生能源,利用生物质气化技术能实现CO2的归零排放，节约常规能源，符合可持续发展的要求.介绍了生物质气化的工艺特点和相关气化装置, 阐述了生物质气化领域的重点研究方向，分析了我国生物质气化技术的商业化现状并提出了参考建议.     

生物质高温气流床分级气化特性

为了满足生物质间接液化中对合成气组成的要求,特别是H2与CO体积比要达到1.0~2.0,采用生物质低温热解炉结合高温气流床的生物质分级气化系统,研究气流床分级气化方式对生物质气化合成气的影响.针对温度、一次气化时间等因素,研究合成气组分、H2与CO体积比、碳转化率、气化效率以及焦油质量浓度等方面的变化情况.结果表明,生物质分级气化和温度的升高均能够提高H2与CO体积比.生物质分级气化系统的最佳工况是一次气化时间为0.6s,当气化温度为1 100℃时,此时气化效果最好,气化效率达到75%,H2与CO体积比可达1.22,碳转化率达到96.3%.分级气化合成气中焦油质量浓度比传统气化明显减少,从5.46g/m3降低到了50mg/m3.     

中国生物质气化技术的研究和发展现状

生物质能是一种重要的可再生能源，利用生物质气化技术能实现c02的归零排放，节约常规能源，符合可持续发展的要求．介绍了生物质气化的工艺特点和相关气化装置，阐述了生物质气化领域的重点研究方向，分析了我国生物质气化技术的商业化现状并提出了参考建议．     

倾斜煤层煤炭地下气化模型试验研究

为了认识倾斜煤层煤炭地下气化特征和规律性 ,藉助多功能模型试验台 ,对倾斜煤层进行了模型试验研究 .简述了煤炭地下气化多功能模型试验台结构 .介绍了脉动气化、水蒸汽气化、富氧水蒸汽气化及返流气化方法 ,研究了产出的煤气热值、组份和气化速率 ,并对试验结果进行了讨论与分析 .试验结果表明 ,脉动气化在一定程度上可改善煤气质量 ,采用水蒸汽气化方法 ,能够生产高热值水煤气 ,富氧和返流气化未能明显改善出口煤气质量 ,但能够迅速提高气化炉体的温度 .与急倾斜煤层相比较 ,倾斜煤层尚不能提供有效的渗流燃烧的气化条件 ,因而影响着煤气质量的提高     

非等温热重分析研究碳气化动力学

利用Labsys同步热分析仪以非等温热重分析研究了碳气化反应动力学,考察了升温速率对碳气化反应的影响.在非等温热重分析中,Doyle和Gorbatchev近似函数都可以模拟碳气化反应过程.通过对比这两个函数拟合实验数据的相关系数,确定在使用非等温热重分析研究碳气化反应动力学时,使用Gorbatchev函数是求取反应动力学参数的较好方法.结果表明：活化能和指前因子都随着升温速率的增加而减小.活化能和指前因子之间有着较好的线性关系,碳气化反应过程中存在着动力学补偿效应.     

煤炭地下气化对地下水资源的影响

煤炭地下气化具有经济、能开采难接近煤层和环境友好等优点,再度成为能源转化与利用技术而兴起．综述了煤炭地下气化技术发展状况及经济和环境效益,煤炭地下气化可能对地下水造成的有机和无机污染,以及污染地下水的修复技术;提出大面积煤炭地下气化时污染物是否会在地下水中聚集、地下水及围岩系统是否能够完全消除污染物等有待进一步研究的课题．     

脱灰对两种烟煤半焦碳结构及CO2气化反应性的影响

利用XRD和激光Raman分析了两种典型中国烟煤脱灰前后半焦的碳结构变化,以等温热重法在常压和900～1 200℃温度范围内研究了半焦CO2气化反应性.结果表明,脱灰可以改变煤中局部大分子碳结构,导致煤焦的碳结构有序化程度降低,有利于气化剂渗入碳层内部,增加反应活性位;脱灰减少了热解气缩聚支撑点,降低了二次热缩聚发生.两个因素共同作用可提高脱灰半焦的CO2气化反应活性.神华煤灰催化成分含量较高,脱灰后催化作用消失,而脱灰引起的碳微结构变化使反应性增强,脱灰前后反应性差别不大;兖州煤灰催化作用相对较弱,而且灰分含量较高,脱灰对碳结构变化影响较大,因此脱灰后反应性明显增强.     

对煤焦的水蒸汽催化气化及煤灰的研究

为改善煤的气化性能,本文研究了煤的水蒸汽催化气化反应.考察了南宁褐煤、焦作无烟煤在加入 KOH、Ca(OH)_(2)时,产气量、焦油量、灰中碳含量的变化.由于催化剂可降低灰熔点和增加灰中可溶性硅和枸溶性钾,提出了在煤的催化气化同时,利用副产煤灰制硅钙钾肥料的方法.     

玉米秸秆气化特性研究

基于AspenPlus模拟平台,对含水率分别为10%,20%和30%玉米秸秆气化过程进行模拟.计算了空燃比在1～2范围内变化时,气化过程的主要性能指标:合成气成分、合成气低位热值、碳转化率和气化效率.并把气化剂空气温度从25℃提高到250 ℃对玉米秸秆气化过程进行优化.结果表明:在空燃比小于1.6时,合成气低位热值和气...     

煤焦水蒸汽气化过程中不同煤种的反应特性与碳结构变化

为探讨诸化学因素对不同煤种气化反应速率的影响,于常压、微分反应器中对19种煤焦进行了催化、非催化水蒸汽气化实验。得出了气化速率与煤的含碳量,比表面积以及煤的结构关系和含碳量与催化效果的关系。由此导出了煤的催化气化动力学方程式。通过对不同转化率下未反应碳的X 线衍射分析提出了催化气化反应的机理。     

浑源煤焦的CO2气化特性研究

在750～950℃范围内,用等温气化的方法研究了热解温度、热解时间、CO2分压、气化温度等对浑源煤焦气化反应特性的影响.结果表明,浑源煤焦在850℃时的气化活性较好;随着制焦温度的提高,气化活性下降;30 main焦与50 main焦的气化活性无明显差异,而2h焦则表现出了随保温时间延长,气化活性降低的趋势;0.05～...     

测氡法探测地下气化燃烧区及移动速度研究

煤炭地下气化技术是抛弃了全部庞大的、笨重的采煤设备与地面气化设备,并将传统的地面气化转化为地下有控制的气化新技术.其具有安全性好、投资少、效率高、污染小、效益高等优点.为了使煤的燃烧和气化得到有效的控制,监测燃烧区的范围和火焰工作面移动速度是致关重要的.在分析了测氡法应用于确定燃烧区范围和移动速度可行性的基础上,本文提出了采用测氡法对急倾斜煤层中煤炭地下气化燃烧区范围和移动速度进行监测的有益探索.现场试验研究表明,该方法能够较好地探测燃烧区的范围和移动速度.     

煤的水蒸汽气化动力学的研究

本文用热重法研究了煤的水蒸汽非催化气化反应的动力学.在常压、化学动力学控制条件下,考察了温度、水蒸汽分压及煤焦细孔比表面积对煤气化反应速度的影响,在实验条件范围内求出了煤的水蒸汽气化动力学方程.     

煤焦固定床等温CO2气化反应动力学研究

利用自建固定床实验台研究了常压下神华煤煤焦等温CO2气化反应特性,实验分析了CO2流量、煤焦质量、气化温度和CO2分压对煤焦固定碳转化率的影响.在建立的化学反应动力学控制实验条件下,根据等转化率法计算得到煤焦气化反应活化能E为155 kJ/mol、CO2分压反应级数n为0.58;通过比对常用42种反应机理函数相关系数大...     

生物质气流床气化特性及残炭特性的研究

为了考查反应温度及氧气和生物质质量比对生物质煤气组分、碳转化率、气化产物分布以及残炭特性的影响，利用一套小型生物质气流床气化系统进行了木屑的气化试验.结果显示，随着反应温度升高，H2的体积分数显著增加，而CO2的体积分数则明显减少，其中高温段(1 000～1 400 ℃)H2和CO合成气总体积分数达到了80％以上；CH4体积分数则随着反应温度的升高先增加后减少，到1 400 ℃时，可忽略不计；1 400 ℃时，液体产物的质量分数只占到总产物的8％～10％，说明高温气化焦油量很少；随着反应温度升高，碳转化率随之迅速升高，到1 400 ℃时达到95％，其中600～800 ℃是木屑碳转化率升高最快的阶段；木屑的煤气产率也随温度升高而增高，到1 400 ℃时，煤气产率最高达到91％     

不同煤种地下气化特性研究

在地下气化模型试验及理论分析的基础上，研究了不同煤种的地下气化特性．比较了空气连续气化及纯氧．水蒸汽气化条件下的煤气组成，并从气化煤层升温速率、气化速率、煤气产率、气化效率等方面比较了不同煤种的地下气化特性．试验结果表明，煤种的不同组成决定了空气煤气中CO，H2，CH4含量的不同，鼓风量影响着空气煤气的组成．在适宜的汽氧比条件下，不同煤种纯氧，水蒸汽地下气化均可以获得中热值煤气。对于试验煤种，褐煤具有高的气化活性、气化速率及低的煤气产率，其纯氧-水蒸汽气化效率达87％，最适于地下气化；瘦煤地下气化，气化煤层温度上升缓慢，其气化活性较低，气化速率变化平缓，纯氧-水蒸汽气化效率为74％，但气化过程稳定，且具有高的煤气产率，可以进行地下气化；气肥煤煤层升温速率最快，煤气产率仅次于瘦煤，但在煤挥发分析出后，气化速率减小，气化稳定性变差。     

淮南煤焦结构及其高温气化反应性研究

采用FTIR、TG／DTA和比表面分析对淮南煤焦进行研究,考察了成焦条件对淮南煤焦的物理、化学结构及其CO2气化反应性的影响。结果表明,随着热解温度的升高,煤焦中的碳含量增加、氢含量降低、孔容减小,煤焦与CO2的气化反应性降低;在热解温度相同的备件下,与快速热解煤焦相比,慢速热解煤焦的碳含量较高、氢含量较低、孔容和比表面积较小、与CO2的气化反应性较低。     

煤炭地下气化工业性试验

介绍了唐山刘庄煤矿煤炭地下气化工业性试验的气化条件,气化炉结构,测试系统,基本原理及试验结果,并对试验结果进行了分析,地下气化工业性试验的成功,表明我国煤炭地下气化向商业化应用迈进了一大步,进一步证明了长通道大断面两阶段地下气化新技术工艺的合理性及可行性,得到了该工业性试验工艺可以在我国衰老报废矿井中推广应用的结论。     

碳气化反应热力学的影响因素分析

碳气化反应是铁氧化物碳热还原的重要环节.为了揭示各因素对碳气化反应热力学的影响规律,本文就温度对碳气化反应平衡常数和平衡CO压力分数,碳储能对平衡常数、平衡温度和平衡CO压力分数,以及总压和惰性气体分压对平衡温度和平衡CO压力分数的影响进行了理论分析.结果表明,储能/温度一定时,平衡常数随温度/储能的增加而增大.储能、总压和惰气分压一定时,平衡CO压力分数随温度的升高而增大;温度、总压和惰气分压一定时,平衡CO压力分数随储能的增加而增大,导致在一定总压和惰气分压下达到相同的平衡CO压力分数所需温度降低.在温度、储能和惰性气体分压一定的条件下,当总压、惰气分压和平衡常数之间满足一定代数关系时,平衡CO压力分数随总压的增加而增大/减小,导致在一定储能和惰气分压下达到相同的平衡CO压力分数所需温度降低/提高.在一定温度、储能和总压下,平衡CO压力分数随惰气分压的增加而减小,导致在一定储能和总压下达到相同平衡CO压力分数所需温度提高.     

轻烃气化装置气化过程的理论研究

通过实验样机的运行测试,对轻烃气化装置的气化过程进行分析,揭示了气化过程的机理,并由此建立了气化过程的数理模型－半经验关联式;通过实验对比,表明轻烃燃气发生装置轻烃气化过程的数理模型是可行的和正确合理的,可用于工程实践。