CO2-H2O及其混合氣氛對(duì)煤焦氣化特性影響的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、煤氣化是煤高效利用技術(shù)之一，影響煤氣化過程的關(guān)鍵因素之一就是氣化介質(zhì)。CO2和H2O是最常用的煤氣化介質(zhì)，煤焦與H2O或CO2的氣化反應(yīng)，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究。近年來，隨著煤氣化技術(shù)的發(fā)展，煤在H2O/CO2共存氣氛下的氣化技術(shù)受到了普遍重視。然而，由于煤在H2O/CO2共同氣氛下的氣化過程并不表現(xiàn)為煤在單獨(dú)H2O或CO2氣氛條件下氣化過程的簡單疊加，H2O/CO2對(duì)煤焦的氣化特性影響機(jī)理還有待進(jìn)一步研究。
　　本文首先選用

2、典型煙煤作為實(shí)驗(yàn)樣品，在立式固定床反應(yīng)器上研究了不同CO2分壓（濃度）、不同停留時(shí)間等條件對(duì)煤焦氣化焦產(chǎn)率的影響，并利用拉曼光譜分析對(duì)制得的煤焦化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)表征；同時(shí)利用熱重分析儀，在等溫條件下對(duì)不同煤焦反應(yīng)性進(jìn)行了測量和分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明不同分壓（濃度）CO2對(duì)煤焦氣化特性有明顯影響，CO2分壓（濃度）越高，煤焦產(chǎn)率越低；在相同 CO2分壓（濃度）條件下，隨著停留時(shí)間增加，煤焦產(chǎn)率也會(huì)明顯降低；同時(shí)，不同CO2分壓（濃度）也會(huì)對(duì)

3、氣化形成的煤焦化學(xué)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著影響，隨著 CO2分壓（濃度）由0％增大至70%時(shí)，煤焦結(jié)構(gòu)縮聚程度增加；而當(dāng)CO2分壓（濃度）增大進(jìn)一步增大至100%時(shí)，煤焦結(jié)構(gòu)中的小環(huán)/大環(huán)比例又有一定程度上升。煤焦表現(xiàn)出的反應(yīng)性規(guī)律與其氣化過程中形成的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征變化規(guī)律基本一致。
　　接著，本文進(jìn)一步研究了不同H2O分壓（濃度），不同停留時(shí)間對(duì)煤焦氣化特性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)前實(shí)驗(yàn)條件下，煤焦與H2O的氣化反應(yīng)速率明顯高于煤焦與CO2的

4、氣化反應(yīng)速率；H2O分壓（濃度）越高，煤焦產(chǎn)率越低；在相同H2O分壓（濃度）條件下，隨著停留時(shí)間的增加，煤焦產(chǎn)率會(huì)明顯降低。氣化過程中，隨著H2O分壓（濃度）由0%增大至30%時(shí)，煤焦中更多的小環(huán)結(jié)構(gòu)被消耗和/或者轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的大環(huán)結(jié)構(gòu)，煤焦的縮聚程度更加劇烈；而當(dāng)H2O分壓（濃度）增大進(jìn)一步增大至100%時(shí)，煤焦結(jié)構(gòu)中的小環(huán)/大環(huán)比例又有一定程度上升。H2O氣化焦表現(xiàn)出反應(yīng)性普遍比相同條件下CO2氣化低，并且其反應(yīng)性變化規(guī)律與其化學(xué)結(jié)構(gòu)

5、特征變化規(guī)律也是基本一致。
　　最后，本文在不同的CO2/H2O比例，不同停留時(shí)間等條件下研究了 CO2/H2O共同作用對(duì)煤焦氣化特性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CO2與H2O共同存在時(shí)，CO2和H2O與煤焦氣化反應(yīng)過程存在著相互影響，煤焦在H2O/CO2共同氣氛下的氣化過程并不表現(xiàn)為煤在單獨(dú)H2O或CO2氣氛條件下氣化過程的簡單疊加；在相同的煤焦轉(zhuǎn)化率時(shí)，H2O/CO2共氣氛條件下煤焦化學(xué)結(jié)構(gòu)的縮聚程度沒有單獨(dú)H2O氣氛條件下明顯，但