煤岩显微组分分离富集物热化学反应特性

依据煤中不同类型有机质性质差异对其进行分离，进而分质利用是实现煤炭清洁高效利用的有效手段。论文利用重选法将一种低变质烟煤分质得到镜质组较原煤48.25%增加至76.02%的富镜样，惰质组较原煤43.96%增加至63.98%的富惰样，以及矿物质含量高于61.99%的富矿样。利用热重-质谱分析仪，考察了分离富集物的热解反应特性及气体逸出规律，及其燃烧和气化反应特性。结果表明，分离所得富镜样热解反应失重量及热解过程中逸出的小分子挥发分的量及组成与富惰样和富矿样均有明显差异，表明分质实现了煤中不同类型官能团的分离富集。而由分离所得富镜样、富惰样和原煤热解失重峰温基本一致则表明分质所得煤的主体官能团结构仍较为接近，但含量有明显差距。富镜、富惰与原煤的燃烧曲线整体趋势较为类似，燃烧活性差别不大。以气化反应峰值温度高低判断，富镜样气化反应活性最低，富惰样与原煤气化反应活性较为接近，富矿样气化反应活性最高。将原煤在对应热反应时的理论反应曲线与实验曲线进行对比，发现煤分质过程及煤中镜质组、惰质组和矿物质的分离与否对热解过程挥发分的逸出影响较小，但导致了其燃烧和气化反应活性有所降低。     

碱金属对煤热解和气化反应速率的影响

通过对原煤、酸洗原煤、负载碱金属的酸洗原煤在800～1050℃热解制得焦样,用X射线衍射技术考察了碱金属对煤焦微晶结构的影响,在加压热天平（PTGA）上考察了煤样的热解过程,以及焦样的二氧化碳气化活性。结果表明：碱金属对煤的热解和气化阶段都有影响。在热解阶段,碱金属的存在抑制了煤焦的石墨化进程,降低了热解反应活化能,促进了热解反应的进行;在气化阶段,作为催化剂的碱金属,降低了气化反应活化能,延长了反应速率达到最大值的时间。修正的随机孔模型可以较好地描述煤焦-CO₂的气化反应过程。     

煤焦二氧化碳气化反应活性影响因素研究现状

煤二氧化碳气化反应是一种煤清洁利用的手段,其关键是提高反应活性。综述了原煤性质、热解过程、反应温度与压力、催化剂,以及二氧化碳气速、煤焦的粒度等因素对反应活性的影响,并对煤焦气化技术进行了展望。     

煤焦与生物质焦在CO2气氛下共气化动力学模型研究

总结了目前常用的煤及生物质的气化动力学模型,运用这些模型处理了2种不同配比的煤焦与生物质焦混合物的气化数据,通过比较各模型的相关性系数发现,未反应收缩核模型更适合于对混合焦的气化行为进行模拟,并求出了相应的活化能。通过比较活化能数据发现,煤与一定比例的木屑混合时,可以相应地提高其反应活性。     

榆林煤作湿法加压气流床气化原料的分析

榆林煤属于高发热量、低灰、低灰熔点、高还原率的优质煤;通过成浆性试验,确定了原煤的粒度分布、添加剂加入量,并测定了料浆的流变特性;分析了原料煤反应活性和煤灰特性对气化操作的影响,并估计了原料煤的气化指标;指出榆林煤是适合湿法加压气化的优良煤种。     

油渣水蒸气气化特性及动力学研究

为实现煤直接液化残渣的高效气化利用,以神华煤直接液化残渣所制半焦为研究对象,考察了气化温度、气化剂中水蒸气含量及油渣中残留催化剂对油渣半焦气化反应性的影响,采用混合反应模型,对数据进行拟合,求取动力学参数。结果表明:气化反应温度升高,气化剂中水蒸气配比增加,均有利于提高油渣半焦的气化反应性;油渣半焦与水蒸气的气化反应性强于脱灰油渣半焦;以反应性指数R'表示的油渣半焦气化反应性与以固定碳转化率和反应速率表示的反应性一致;利用混合反应模型求得的油渣半焦与水蒸气的反应总级数为0. 635 8～0. 721 7,活化能为149. 43～198. 85 k J/mol。     

煤温和气化技术研究进展

综述了煤温和气化催化剂种类、催化气化反应机理及反应动力学的研究成果及其进展.分析总结了煤结构、催化剂、气化温度及气化剂等对气化反应的反应活性和产物气组成的影响,指出现有温和气化过程中存在的不足,并对煤温和气化技术进行了展望.     

煤组分对高温煤气化的影响研究

不同种类的煤元素组成上存在着一定的差异,在煤气化过程中,煤灰组分通常存在显著差异。选择3种中国煤,并通过一定比例混合制备三元混合调节煤,通过热重分析实验研究了煤组分对高温煤气化反应的影响。结果表明,灰分化学组分会随着原料煤的矿物组成改变而改变,气化反应活性也会受到相应的影响。本文制备的几种煤的气化反应活性的顺序为煤炭1号混合2号混合1号混合4号混合3号煤炭3号煤炭2号,证明利用混合煤技术改变煤组分的方法可以改善高温煤灰气化反应活性,有利于煤气化过程。     

超声萃余煤的气化反应性研究

在不同的条件下对3种煤进行了超声萃取实验,将萃余煤制焦并进行CO2气化实验,以研究超声萃取条件对萃余煤焦的气化反应性影响。结果表明,除褐煤外,超声萃余煤的气化反应性远高于原煤和普通萃余煤。超声波的存在、超声时间、原煤的变质程度都对超声萃余煤反应性有影响。超声作用能大幅提高萃取率,在较大程度上增加萃余煤的孔隙率和比表面积,使其反应性增加;同时由于原煤中大量的小分子活性物质被萃取,也会导致萃余煤反应性降低。     

煤直接液化残渣半焦CO2气化特性及动力学研究

为探索煤直接液化残渣的气化利用途径,以神华煤直接液化残渣及其脱灰残渣制得的半焦为研究对象,利用常压热天平研究了气化温度、CO_2配比、残留催化剂及灰分对残渣半焦CO_2气化反应特性的影响,采用混合反应模型求取了气化反应动力学参数,并测定了液化残渣半焦CO_2气化的煤气组成。结果表明:提高气化温度及CO_2配比对提高残渣半焦CO_2气化反应速率均具有明显的促进作用;直接液化残渣中残留催化剂及灰分对残渣气化起到了明显的催化作用;直接液化残渣半焦CO_2气化煤气中合成气(H_2+CO)的含量在66%～78%,煤气低位热值约为8.7～10.0 MJ/m~3;在不同CO_2配比下,直接液化残渣半焦气化的反应速率常数k均随温度的升高而增加,反应总级数介于0.7194～0.7628之间,活化能介于160.98～170.94 kJ/mol之间。     

A reaction kinetic study of CO<Subscript>2</Subscript> gasification of petroleum coke,coals and mixture

Characteristics of Char-CO₂ gasification were compared in the temperature range of 1,100–1,400 °C using a thermogravimetric analyzer (TGA) for petroleum coke, coal chars and mixed fuels (Petroleum coke/coal ratios: 0, 0.25, 0.5, 0.75, 1). The results showed that reaction time decreased with increasing gasification temperature, BET surface area and alkali index of coal. Mixed fuels composed of petroleum coke/coal exhibited reduced activation energies. Modified volumetric reaction model and shrinking core model might be suitably matched with experimental data depending on coal type and petroleum coke/coal ratio. Rate equations were suggested by selecting gas-solid reaction rate models for each sample that could simulate CO₂ gasification behavior.     

钠盐对准东煤CO2吸附能力及气化特性的影响

为探究不同化学形态的钠盐对准东煤CO₂吸附能力及气化特性影响,对酸洗后的准东煤采用溶液浸渍法负载钠盐。利用热重分析仪研究了4种负载钠盐的煤样和酸洗煤样的气化反应性和CO₂吸附能力,并对5种煤样的反应动力学模型进行了分析和计算。结果表明：负载钠盐可显著降低煤样起始气化温度和气化所需活化能,提高气化反应活性指数和吸附CO₂的能力。实验选用的4种钠盐对准东煤CO₂气化反应催化作用强弱依次是：Na₂CO₃> NaHCO₃> Na₂SO₄> NaCl。煤样的CO₂强化学吸附能力可反映出煤样的CO₂气化反应活性。随机孔模型可以较好地描述酸洗煤的CO₂气化过程,而修正的随机孔模型则能更好地反映负载钠盐煤样的CO₂气化过程。     

典型气流床煤气化炉气化过程的建模

利用Aspen Plus、基于热力学平衡模型对GSP煤粉气化炉、GE水煤浆气化炉及四喷嘴对置式水煤浆气化炉的气化过程建模。根据煤颗粒热转化的历程,将煤气化过程划分为热解、挥发分燃烧、半焦裂解及气化反应4个阶段,利用David Merrick模型计算热解过程,采用Beath模型校正压力对热解过程的影响,选用化学计量反应器模拟挥发分燃烧反应,编制Fortran程序计算半焦裂解产物收率,最后基于Gibbs自由能最小化方法计算气化反应。结果表明,采用建立的气流床气化过程模型模拟工业气化过程的结果与生产数据基本吻合,对GSP煤粉气化炉、GE水煤浆气化炉及四喷嘴对置式水煤浆气化炉等3种气化炉有效气成分（CO+H₂）体积分数模拟结果的误差均不超过2%,建立模型的可靠性得到验证。     

The kinetic study of catalytic low-rank coal gasification under CO2 atmosphere using MVRM

In this study, we carried out a kinetic investigation and analysis of the syngas produced by low-rank coal gasification. We conducted a proximate and ultimate analysis of six types of coals in order to measure the amount of sulfur and ash. The coal was then analyzed using a thermo gravimetric analyzer (TGA) to select a suitable sample. The selected Samhwa coal sample was mixed with catalysts. Samples mixed with catalysts were used to determine the activation energy under CO₂ atmosphere using the modified volume reaction model (MVRM). An analysis of the resulting syngas was performed using gas chromatography (GC).     

Numerical simulation of coal gasification in entrained flow coal gasifier

This paper presents modeling of a coal gasification reaction, and prediction of gasification performance for an entrained flow coal gasifier. The purposes of this study are to develop an evaluation technique for design and performance optimization of coal gasifiers using a numerical simulation technique, and to confirm the validity of the model. The coal gasification model suggested in this paper is composed of a pyrolysis model, char gasification model, and gas phase reaction model. A numerical simulation with the coal gasification model is performed on the CRIEPI 2 tons/day (T/D) research scale coal gasifier. Influence of the air ratio on gasification performance, such as a per pass carbon conversion efficiency, amount of product char, a heating value of the product gas, and cold gas efficiency is presented with regard to the 2 T/D gasifier. Gas temperature distribution and product gas composition are also presented. A comparison between the calculation and experimental data shows that most features of the gasification performance were identified accurately by the numerical simulation, confirming the validity of the current model.     

Comparative kinetic study of coal gasification with steam and CO<Subscript>2</Subscript> in molten blast furnace slags

To make a comparison between coal gasification in molten blast furnace slag (MBFS) in different ambience and choose an appropriate agent to recover BF slag’s waste heat entirely, coal gasification with steam and CO₂ in molten blast furnace slags was studied by isothermal thermo-gravimetric analysis. The effects of temperature and addition of MBFS were studied. Carbon conversion and reaction rate increased with increasing temperature and MBFS. Volumetric model (VM), shrinking core model (SCM), and diffusion model (DM) were applied to describe the coal gasification behavior of FX coal. The most appropriate model describing the coal gasification was SCM in steam ambience and VM in CO₂ ambience, respectively. The reaction rate constant k(T) in CO₂ ambience is greater than that in steam ambience, which means the gasification reactivity of coal in CO₂ ambience is better than that in steam ambience. BF slag can effectively reduce the activation energy E_A of coal gasification reaction in different ambiences. But, the difference of activation energies is not large in different ambiences. Based on the results of kinetic analysis including k(T) and E_A calculated by the established model, CO₂ was chosen to be the most appropriate agent.     

粉煤气化装置框架结构型式和材料选择分析

针对目前粉煤气化装置结构型式及材料的实际应用情况,结合设计经验,对采用纯钢结构、S/SRC竖向混合结构以及S/RC竖向混合结构三种粉煤气化装置框架结构方案进行对比分析,分析各种结构型式的特点及优劣,并通过实际案例对S/RC结构进行静力弹塑性验算.通过结构选型综合分析,找出结构经济性最优、且具有良好的抗震性能的结构型式.     

用差热分析技术研究煤/煤焦的加压气化动力学

本文建立了一套适合于多种气体使用的高温高压差热分析装置,并用其考察了四种典型的不同煤化程度煤或煤焦,分别将它们在CO_2和水蒸气中进行加压气化.结果表明,试样的气化反应性随煤化程度的加深而降低;气化剂压力对反应性的影响分别为g(p_(co_2))=p_(co_2)/(1+k_(co_2)p_(co_2)和g(p_(H_2O)=p_(H_2O)/(k_(H_2O)+p_(H_2O)).在建立了近似的差热分析数据处理方法的基础上,得到用不同参数值描述不同煤种在不同气体中的加压气化动力学通用方程.与热重分析等传统方法相比,差热分析技术用于煤/煤焦气化动力学的研究不但减少了实验工作量,而且可以得到较准确的结果.     

煤气化渣对磷酸根的吸附与解吸性能研究

煤气化渣是煤化工领域的一种固废,其大量排放对自然环境造成很大压力,对其进行资源化利用尤为重要。本研究基于煤气化渣结构特殊、比表面积较大的特点,研究了不同吸附条件对煤气化渣吸附磷酸根的影响,同时研究了煤气化渣对磷酸根的解吸及再吸附特性。结果表明,煤气化渣对磷酸根的吸附符合Langmuir等温吸附模型和拟二级动力学反应模型。在pH=7、投料量为2.5 g/L、温度为30 ℃、时间为480 min的条件下,其Langmuir饱和吸附量达到3.998 4 mg/g。此外,煤气化渣对磷酸根还具有较好的解吸效率和再吸附能力。研究表明煤气化渣具有作为磷肥缓释剂的潜力。