典型煤種快速熱解焦的氣化反應(yīng)性實驗研究.pdf

1、在煤炭清潔利用技術(shù)領(lǐng)域中，煤氣化技術(shù)不僅占據(jù)首要地位，同時具有廣闊的發(fā)展前景?，F(xiàn)行高效大型煤氣化技術(shù)多以氣流床氣化技術(shù)為主，氣化條件很苛刻，涉及高溫、高壓以及復雜多相流動等條件。本課題的主要研究內(nèi)容就是以氣流床氣化技術(shù)為背景，以我國五種典型氣化用煤（其中涉及煤種：煙煤、褐煤和無煙煤）為研究對象，在高溫沉降爐中制取接近真實氣化過程中生成的快速熱解焦，并對原煤及煤焦進行物理化學結(jié)構(gòu)分析。這種五種原煤孔隙結(jié)構(gòu)存在明顯差異，褐煤和煙煤中含有豐富

2、的大孔和中孔，褐煤以大孔為主，煙煤則以中孔為主，而無煙煤中含有豐富的微孔。同時，在成焦之后，HM-1-char、YM-1-char以YM-2-char形成了較多的大孔結(jié)構(gòu)。紅外光譜顯示，快速熱解焦中，仍然還有一定量的含氧官能團，表明快速熱解焦仍保留一定的氣化活性。
　　利用積分分布活化能法（DAEM）求取五種快速熱解焦的氣化反應(yīng)動力學參數(shù)。這種方法可以獲得活化能隨轉(zhuǎn)化率的變化曲線關(guān)系，有助于我們了解整個氣化反應(yīng)過程中，反應(yīng)動力學參

3、數(shù)的變化規(guī)律。曲線表明，前期反應(yīng)活化能變化受殘余揮發(fā)份影響比較嚴重，同時后期反應(yīng)活化能曲線較為穩(wěn)定，說明DAEM法應(yīng)用氣化反應(yīng)，并不在以單一的動力參數(shù)表征化學反應(yīng)，可以得到較好的分析整個氣化反應(yīng)的進程。另一方面，反應(yīng)速率參數(shù)和活化能之間表現(xiàn)出明顯的動力學補償效應(yīng)。
　　CO2氣化反應(yīng)特性部分，分別采用熱裂解-氣相色譜聯(lián)用以及高溫沉降爐下討論煤焦與CO2氣化反應(yīng)特性。前者討論不同溫度下原煤及煤焦與CO2，實驗表明，原煤和煤焦的反應(yīng)性

4、存在一定差異，但是煤焦所表現(xiàn)出的反應(yīng)性結(jié)果和原煤一致。同時，在高溫下，一些在較低溫度下表現(xiàn)出反應(yīng)性差的煤焦會表現(xiàn)出較強的反應(yīng)性，這與煤焦中一些特殊的碳結(jié)構(gòu)有關(guān)系。后者以高溫沉降爐為實驗臺，討論五種快速熱解焦在1500℃下的溫度條件下與CO2的氣化反應(yīng)特性結(jié)果，結(jié)果表明，孔隙結(jié)構(gòu)對煤焦氣化影響較為關(guān)鍵，低階煤，富含大孔和中孔所表現(xiàn)的氣化反應(yīng)特性好，而高階煤雖然微孔豐富，可以促進氣體的擴散，但是，并不利于氣體在孔表面發(fā)生反應(yīng)，總的來說，氣體