煤岩显微组分气化反应性的研究综述

介绍了煤岩显微组分气化的研究现状，阐述了煤岩显微组分气化的反应性和气化反应性的影响因素，讨论了煤气化反应性的研究方法和煤岩显微组分气化反应性的研究方向。     

准东煤水蒸气/氢气常压混合气化研究

为探索准东煤的煤气化反应特性,采用固定床反应器对准东煤在水蒸气/氢气气氛下进行气化实验研究,得到准东煤在850～950 ℃下的混合气氛气化反应特性与气体释放规律。结果表明,水蒸气的引入能明显提高气化反应前期的反应速率和碳转化率,同时会抑制CH4的生成。煤的气体释放过程可以分为2个阶段:第1阶段的反应速率较快,而第2阶段的反应速率受气氛影响明显。采用拉曼光谱分析对残焦结构进行了分析,结果表明,水蒸气的引入会更彻底地将反应官能团消耗掉,同时也会加快煤焦的缩聚反应和惰性化,使气化反应性在第2阶段降低的更快。这主要是由于混合气氛导致气化反应平衡和孔内反应界面发生变化。通过调整反应气氛中不同组分的比例,可以在一定范围内调整合成气的成分。     

基于水解酸化工艺的煤地下气化废水处理

为提高煤地下气化废水处理效果,在生化处理工艺中引入水解酸化工艺,以褐煤地下气化废水为例,研究了水解酸度、时间、温度等参数对废水可生化性的影响,比较了有无水解酸化工艺时生物接触氧化对废水综合处理的效果。试验结果表明:煤地下气化废水水解酸化强化处理工艺的最佳条件pH为5～6,水力停留时间HRT为8～10h,温度为20～25℃。在此条件下废水的CODCr质量浓度降低19.7%,BOD5与CODCr质量浓度比值由0.434提高至0.619,显著提高了废水的可生化性。煤气化废水经水解酸化-好氧生物接触氧化工艺处理后,CODCr去除率可达95.64%,出水水质达到二级排放标准。     

铁矿石含碳球团中碳的气化反应速度对球团熔融的影响

 利用气化反应速度不同的焦炭和石墨作为还原剂,考察了铁矿石含碳球团在高温加热时还原铁的渗碳、熔融及球团结构的变化规律。根据研究的结果,得到以下结论：①碳的气化反应速度对铁的渗碳及熔融有重要影响;②气化反应速度较快的焦炭混合球团在1 350 ℃加热9 min时球心部首先出现熔融铁粒,而气化反应速度较慢的石墨混合球团在1 250 ℃加热9 min时在球团表面首先出现熔融铁粒;③反应中物料混合状态的变化以及反应后球团内部空洞的大小都受到碳的气化反应速度的影响。     

生物质气化特性的实验研究

在小型固定气化炉和中型气化炉内对典型生物质进行气化实验,分别采用空气、氧气及水蒸气作为气化介质。实验分析了物料、气化温度、气化剂及气化剂流量等影响因素发生变化时对气化产气特性的影响。研究表明,物料含可燃质高时,产气品位也好;随着气化温度的升高,产气中可燃气含量增加;空气作气化剂时产气的热值低于氧气作气化剂时的产气热值;气化剂的流量发生变化时,气化产气成分也相应改变。     

石油焦气化反应动力学及其反应性与焦结构的关系

石油焦结构致密,孔隙不发达,灰分及挥发分含量低,导致其气化活性较低。焦结构是影响石油焦气化反应活性高低的重要因素,为阐明石油焦气化反应特性及其与焦结构的关联,采用热重分析仪对镇海石油焦、京博石油焦和胜利石油焦进行CO₂非等温气化反应特性研究,并结合石油焦结构的表征分析,探讨焦结构对气化反应性的影响规律。结果表明：利用比气化速率能够较好地描述3种石油焦的气化反应性差异,气化活性由大到小顺序为胜利石油焦、京博石油焦、镇海石油焦;依据比气化速率随温度的变化规律,可将石油焦的等温气化反应分为慢速、中速、快速3个阶段;石油焦结构分析发现,石油焦气化反应性与焦结构的有序度和CO₂化学吸附量关联性较好,其焦结构有序化程度及其CO₂总吸附量均可用来反映其气化反应性高低;利用比气化速率作为对应恒温气化条件下速率常数计算得到胜利石油焦、京博石油焦和镇海石油焦的气化反应活化能分别为216、245和280 kJ/mol。     

生物质在隔板式内循环流化床中的气化

对隔板式内循环流化床气化炉的气化特性进行了研究。考察了一些主要参变量，如温度（600～850℃）、空气当量比（0.17～0．35）和内循环率等对气化结果的影响。在实验研究的条件范围内，生物质气体产气率在1.26m^3／kg～1.9m^3／kg（标准大气压下）之间变化。气体热值在3010kJ／m^3～6195kJ／m^3（标准大气压下）范围内变化。实验结果表明，这种气化炉在750～800℃时，气化效果最好，产气率为1．7～1．9m^3／kg（标准大气压下），气体热值为6041～6195kJ／m^3之间，气化效率可达70％。     

连续式超临界水中煤/CMC催化气化制氢

在向水煤浆中添加CMC（羧甲基纤维素钠），成功实现水煤浆高压均匀输送基础上，对超临界水中煤／CMC催化气化制氢性能进行了进一步研究。结果表明：在压力20～25MPa、停留时间15～30s、NaOH添加量0．1％、反应器外壁温650℃条件下，超临界水中煤/CMC催化气化制氢气体产物中H2摩尔含量远比常规气化高，主要气体产物是H2、CO2和CH4。增加物料中CMC的含量、升高压力均有利于提高气体产物中心的产量，延长停留时间虽有利于物料气化但不利于氢气的制取。     

Exergy evaluation of biomass steam gasification via interconnected fluidized beds

This paper presents the thermodynamic assessment of biomass steam gasification via interconnected fluidized beds (IFB) system. The performance examined included the composition, yield and higher heating value (HHV) of dry syngas, and exergy efficiencies of the process. Two exergy efficiencies were calculated for the cases with and without heat recovery, respectively. The effects of steam‐to‐biomass ratio (S/B), gasification temperature, and pressure on the thermodynamic performances were investigated based on a modified modeling of the IFB system. The results showed that at given gasification temperature and pressure, the exergy efficiencies and dry syngas yield reached the maximums when S/B was at the corresponding carbon boundary point (S/B_CBP). The HHV of the dry syngas continuously decreased with the increase of S/B. Moreover, the exergy efficiency with heat recovery was averagely a dozen percentage points higher than that without heat recovery. Under atmospheric conditions, lower gasification temperature favored the yield and HHV of dry syngas at various S/B. In addition, it also favored the exergy efficiencies of the process when S/B is approximately larger than 0.75. Under pressurized conditions, higher gasification pressure favored both the yield and HHV of dry syngas, as well as the exergy efficiencies at different S/B. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

石油焦水煤浆在新型气化炉内气化过程的数值计算

对石油焦水煤浆(PCCWS)在多喷嘴新型水煤浆气化炉内的气化过程进行了数值计算,考察了气化炉内的温度分布、各种气化产物浓度分布规律.结果表明:同浓度的石油焦水煤浆气化与普通水煤浆气化相比,气化炉内平均温度略有上升,碳转化率提高,气化炉出口粗煤气中有效气(CO H2)含量提高7.91%,CO2和H2O浓度大幅下降,水分解率大大提高;石油焦水煤浆气化可以节约氧气约6%,气化效果明显优于普通水煤浆.