伊宁煤焦水蒸气气化影响因素及动力学分析

研究了煤焦粒径、煤焦质量、N2流量、气化温度对伊宁煤焦水蒸气气化的影响。结果表明,随着煤焦变细、煤焦质量减小、N2流量增加、气化温度升高,煤焦的气化反应速率升高。对比了不同的气化模型,发现收缩核模型可以更好地描述气化反应,根据收缩核模型求取的伊宁煤焦活化能为163.11kJ/mol。     

多种原煤焦的CO_2气化特性研究

研究煤气化对煤炭资源高效洁净利用、防治大气污染方面有重要意义。为了研究煤焦粒径、CO2流量、煤焦质量、热解温度、热解恒温时间、气化温度对3种原煤焦气化反应的影响,在自行搭建的热重分析仪上进行煤焦气化实验。研究结果表明,当煤焦粒径≤70μm,CO2流量为600 mL/min,煤焦质量为0.1 g时,可以消除内外扩散对气化反应的影响。热解温度和热解恒温时间对准东煤焦的气化反应影响比较明显,对贵州煤焦影响则较小,浑源煤存在最佳热解恒温时间。研究结果通过大量实验数据得出,对工程实际应用有一定指导意义。     

水蒸气对煤焦转化的影响

为了探究水蒸气对煤焦转化的影响,利用Ar补偿H2O高比热将水蒸气在煤焦转化时气化反应促进、气化吸热抑制及比热抑制效应分离.借助高温管式沉降炉在1500℃下进行煤焦燃烧实验,并使用热分析仪测定煤焦碳转化率.结果表明,水蒸气的加入导致煤焦着火延迟,但着火以后,水蒸气加快煤焦转化;随着水蒸气浓度增加,煤焦转化率先下降再上升,...     

煤焦与水蒸气的气化实验及表观反应动力学分析

在Thermax500型热重分析仪上对褐煤煤焦与水蒸气的气化反应进行了实验研究，并采用n级速率方程和Langmuir-Hinshelwood(L-H)速率方程考察了反应气体分压的影响。实验系统压力为0.1和0.6MPa，其中0.1MPa下水蒸气浓度分别为5%，10%和20%，0.6MPa下的水蒸气浓度为20%。气化反应在恒温条件下进行，温度分别为850、875、 900、925、950和1 000 ℃。实验发现，反应速率随温度和压力的增大而加快，900 ℃以下为化学反应控制区，不同压力下的表观活化能数值接近，而900 ℃以上由于受到扩散阻力的作用，表观活化能不同程度降低。采用n级速率方程计算得到褐煤煤焦与水蒸气的反应级数n为0.34，活化能E为153.7 kJ×mol-1，采用L-H方程得到活化能为207.1 kJ×mol-1，其速率方程可更精确地描述水蒸气压力的影响。     

稻壳空气／水蒸气气化再燃特性实验研究

为解决生物质燃料热化学转化过程中,生物质灰易结渣和气化气含量焦油高的2个难题,提出生物质低温气化后再燃的实验方案,并在自行设计的生物质气化再燃实验台上,通过改变稻壳气化介质的过量空气系数（αag）和雾化水与气化空气质量比S／A,利用高温热电偶测量了距震动炉排500mm处气化室的温度,以及炉膛内火焰锋面温度;并利用SP．3420A气相色谱仪离线分析了不同工况下,震动炉排上方1000mm处气化室的气体的体积百分含量。实验结果表明：随着αag的增大和S／A的降低,气化炉内的温度升高;而粗合成气燃烧形成的火焰锋面温度随αag和S／A的增大而降低;在αag=0．35,S／A=0．10时,气化炉内H2的体积百分含量最大CO的体积百分含量随着αag的增大而增大,但增大的趋势逐渐减小;CH4的体积百分含量随着αag的增大而增小,随S／A的增大有缓慢增大趋势。该文试验和分析结果为生物质气化再燃锅炉的设计和运行提供了依据。     

煤焦CO2气化反应中石灰石催化特性研究

研究了新鲜石灰石和经过煅烧/碳酸化反应(CCR)反复循环后的石灰石在烟煤煤焦CO2气化反应中的催化特性.结果表明,固定碳转化率随新鲜石灰石添加比例的增加而增大,石灰石添加比例为5％时其催化特性达到最佳,且催化活性随气化温度的升高而降低;在不同热解温度下添加2.5％新鲜石灰石制得的煤焦的气化特性与气化温度密切相关,当气化温度高于热解温度时,催化活性基本不受热解温度影响;随着CCR循环次数的增加,低温气化时石灰石催化活性比新鲜石灰石略低,但仍可作为煤焦气化反应的有效催化剂.     

热解条件及煤种对煤焦气化活性的影响

该文对煤焦的常压CO2气化活性与热解制焦条件及煤种的关联耦合进行了分析研究。采用加压热重分析仪与常压热重分析仪联用对不同煤种在不同热解压力与热解终温制得煤焦的CO2气化活性进行对比分析,并提出最大比气化速率和平均气化速率用于表征煤焦的气化活性。最大比气化速率能准确表征煤焦的最大气化活性,其随热解压力的升高先减小后增大,而随热解终温的升高先增加后减小。小龙潭褐煤具有较高的最大气化活性,而神府烟煤和平寨无烟煤的最大气化活性较低。平均气化速率可很好地描述煤焦的气化过程和气化完全信息,两者结合可全面、有效地反映煤焦的气化特性,为气化炉的设计提供科学依据。     

单颗粒模拟研究化学链氧解耦燃烧中煤焦颗粒转化特性

主要研究在典型的化学链氧解耦燃烧(chemical looping combustion with oxygen uncoupling,CLOU)气氛下水蒸气对煤焦转化特性的影响.通过单因素分析,模拟在不同温度、煤焦颗粒粒径、氧气浓度、水蒸气浓度下开展.研究结果表明,在低O2浓度(1％)下,水蒸气气化反应可明显增加煤焦...     

神木烟煤煤焦的CO_2气化反应动力学模型

针对煤的气化问题,在固定床800～950℃气化温度下,研究了煤焦与CO2气化反应的特性,采用正态分布模型进行了计算,反映出不同温度下煤焦的气化速率随转化率的变化规律。结果表明:在气化开始时刻,气化速率最大,并随着煤焦转化率的提高而逐渐降低;模型中的最大反应速率rm与温度的关系符合Ar-rhenius定律,由此求出煤焦的活化能为192.305 4 kJ/mol。     

CaO对恒温下淮东煤焦CO_2气化特性的影响

以CaO为催化剂,在热重分析仪上进行了恒温煤焦CO2催化气化试验,分析了煤焦的催化气化特性。研究表明:CaO的催化效果和CaO的添加方式有关,机械混合法添加CaO后催化效果不明显,浸渍法添加CaO后煤焦的气化反应性明显提高;随着CaO添加量的增大,煤焦气化反应性先升高后降低,CaO的添加饱和度为5%;较高的气化温度会削弱CaO的催化效果;先添加CaO后制焦所得煤焦的气化反应性要高于先制焦后添加CaO的煤焦。     

煤焦与生物质焦CO2共气化特性及分布活化能研究

对煤焦、秸秆焦、木屑焦3种焦样及其掺混焦样进行了CO2气氛的共气化热重试验,研究了各焦样在不同催化剂添加条件下的气化特性,并对各种样品在反应过程中的分布活化能进行了计算与分析.研究结果表明:煤焦、秸秆焦、木屑焦3种焦样中煤焦的反应性显然较差;对于煤焦和秸秆焦,Na盐的催化效果优于Ca盐;对于木屑焦,Ca盐的催化效果更显著.Na盐与Ca盐的添加均可使秸秆焦气化反应速率显著增加,但反应所需温度的下降却不显著.在木屑焦中添加Na盐与Ca盐后,气化反应所需温度的下降比秸秆焦显著.对于煤焦,添加催化剂首先使气化所需温度显著下降,反应速率并不显著增加;但进一步增加催化剂,则主要使反应速率提高,反应所需温度不再显著下降.在反应过程中,各样品的分布活化能均表现出先升后降的趋势.样品中灰分的存在有助于焦样在热天平内气化反应的充分进行.     

生物质流化床空气水蒸气气化模拟

生物质气化是一种可有效利用生物质能源的热化学转化技术。该文利用大型化工流程模拟软件Aspen Plus建立生物质在流化床气化炉内空气水蒸气气化模型,并研究气化温度对产气组分的影响。将模拟结果与试验结果进行了对比,吻合良好,表明该模型具有一定的适用性。利用灵敏度分析功能研究了空气当量比(equivalence ratio,ER)和水蒸气/生物质质量比(S/B)对产气组分、热值以及气化效率的影响。结果表明:提高气化温度,产气中H2和CO2含量增加,而CO和CH4含量减小;在空气当量比为0.27时气化效率最高;当S/B取1.3~1.7范围时,产气热值较高,可达11.8MJ/m3。     

热解条件对煤焦孔结构和反应性的影响

使用加压热重分析仪、马弗炉和常压滴管炉装置对褐煤、次烟煤、烟煤进行制焦,应用压汞法、低温N2和常温CO2吸附法测定煤焦孔结构参数,并通过扫描电镜观察煤焦表面形貌,测定了煤焦的CHN元素含量,利用热重分析仪测定焦900℃下的CO2气化反应活性,研究了压力、升温速率、高温停留时间对孔结构和气化反应性的影响。研究表明,慢速升温下提高热解压力会降低孔表面积和气化反应性;提高升温速率,降低高温停留时间,则微孔表面积降低,中孔显著增加,大孔的分形维数降低,化学反应活性提高;煤焦反应活性主要与残余挥发分含量相关,其次受到大、中孔表面积影响,而与微孔无关。     

热解温度对神府煤热解与气化特性的影响

采用大容量加压热重分析仪研究了不同热解温度(500, 650, 800 和1 000 ℃)与压力(常压、3 MPa)下神府煤的热解特性,同时采用傅里叶红外光谱仪、比表面积分析仪等分析仪器对所得煤焦的物化特性进行了详细分析。发现高温有利于挥发分的析出,使得煤焦产量快速降低;同时煤焦内C元素的含量快速增加而H含量逐渐减少,同时煤焦内有机官能团的红外吸收也明显减少;煤焦的孔隙表面积和孔容随热解终温的升高先增大后减小,在800 ℃(常压)和650 ℃ (3MPa)取得最小值。热解温度和压力对煤焦的气化活性也有显著的影响。采用常压热重分析仪在1000 ℃下分析了煤焦的CO2等温气化特性。常压热解焦的CO2等温气化活性随温度升高而降低,而加压热解得到的焦有不同的趋势,说明压力和温度对煤粉热解和气化的影响有一定交互作用。     

几种金属催化褐煤焦水蒸气气化的实验研究

在固定床反应器中研究了碱金属K、碱土金属Ca、过渡金属Ni和Fe对褐煤焦水蒸气气化的催化效果，测定了各种焦样的基碳转化率随时间的变化关系。实验结果表明，K和Ca金属使气化温度分别降低110℃和70℃；Ni和Fe对焦的水蒸气气化具有一定的催化作用，但其催化活性低于煤灰中所含金属的综合催化活性。褐煤原煤中内在的矿物质对其焦水蒸气气化具有催化作用。在化学反应控制区域内，添加K金属的焦样和脱灰煤焦水蒸气气化的气化速率在整个转化率范围内保持不变，气化反应级数为0。添加Fe的焦样和原煤焦样水蒸气气化动力学符合均相反应模型。对于添加Ca和Ni的焦样，其气化动力学可由缩核模型来描述。     

固定床中煤粉及煤焦燃烧NO排放特性研究

利用自制恒温热重测量实验台,测量了800℃下,煤粉及煤焦燃烧NO排放特性。结果表明:NO排放大都集中于燃烧前半段,在燃烧后期NO的排放基本停止;煤粉热解处理时,热解温度越高,其热解后煤焦燃烧NO排放总量逐渐减少;对于同一煤种,高温区间内热解析出的挥发分,燃烧NO排放率大;800℃下,煤粉燃烧过程中,挥发分NO占整体NO排放量的比例大致低于1/2。     

灰色预测模型在煤焦气化过程中的应用及动力学分析

运用等温热重技术,以二氧化碳为气化剂,考察不同气化温度(700℃,750℃,800℃,850℃,900℃,940℃)下,煤焦气化率随时间的变化.运用灰色理论及方法,建立煤焦气化率预测模型GM(1,1),预测结果与实验数据对比表明:该模型能够对不同气化温度下煤焦的气化率,进行较好的预测.此外,煤焦气化率为50％时,研究其...     

煤的空气、水蒸气部分气化特性研究

根据分级转化的思想,以空气与水蒸气的混合物作为气化介质,在小型流化床煤气化试验台上研究了汽煤比、空气煤量比(空煤比)和床层压降对气化过程的影响,并与空气气化的结果进行对比分析,得出了汽煤比和空煤比与床层温度、煤气成分、煤气热值、煤气产率、碳转化率等的关系,并获得了床层压降对煤气成分和煤气热值影响的数据.     

稻壳与水蒸气分段热解气化流程模拟

生物质分段热解气化工艺通过提升反应温度提高碳转化率、降低焦油含量。该工艺过程中利用部分生物质热解气化产气在气化炉外部的燃烧器进行燃烧产生高温烟气,为热解、气化过程提供热量。该文选取稻壳为原料,利用Aspen Plus软件,模拟稻壳与水蒸气分段热解气化工艺过程,该过程考虑了热量回收与利用以及产气的部分循环利用,通过流程模拟,分析了气化温度、水蒸气通入量对产气各组分的产量、碳转化率、产气低位热值的影响。结果表明:利用总产气量的15.4%~20.5%用于燃烧可实现分段热解气化工艺的热量自给。随着气化温度的升高,产气中H2和CO含量增加,碳转化率升高,产气低位热值在气化温度为700℃时最低,随后逐渐升高;水蒸气的通入量增加会提高H2和CO2的产量,使碳转化率升高,产气低位热值降低;在气化温度为800~1 000℃内,w(H2O)/w(B)0.15(水蒸气与生物质质量比)时,CO的产量随水蒸气的通入量增加而减少,碳转化率接近100%。     

固定床神华烟煤高温中速热解特性研究

本文研究了中速热解过程中神华烟煤的组分析出规律,基于管式炉获得了不同热解压力和温度情况下神华烟煤的热解产物,分析了其热解机理。同时,对热解组分分布、产量和热解失重率规律进行研究。结果表明:在高升温速率下(可达100 K/s),热解失重率随热解温度的升高而不断增加,随热解压力升高而降低;热解气组分以H₂和CO为主,CH₄和CO₂次之,C₃H₈和O₂含量几乎接近于零,析出顺序不尽相同,析出曲线表现为单峰或双峰分布;热解压力会对组分析出峰产生较大的影响;热解气产量随热解温度升高而增大,但其与热解压力呈非线性的变化关系。