高硫煤半焦水蒸汽部分气化预脱硫的研究

要：在固定床中考察2种高硫煤半焦水蒸汽部分气化预脱硫的行为．结果表明：硫的气化脱除因煤而异，大同半焦的脱硫率随着温度的升高而增加，义马半焦在温度高于700℃时，由于灰分中碱性矿物质的固硫作用，脱硫率降低；气化剂水蒸汽含量提高有利于半焦中碳和硫的析出，且可抑制灰分中碱性矿物质的固硫作用，使半焦中含硫量降低；增加气速有利于改善传质，使生成的气相硫快速移出反应区，提高脱硫率；在初始阶段，半焦停留时间的增加可有效降低部分气化半焦的含硫量，增加脱硫率；但随着反应的进行，脱硫率逐渐升高，脱硫速度减缓．水蒸汽部分气化可改善煤焦结构，有利于硫的脱除；大同和义马半焦中无机硫化物脱除率分别达94％和64％。     

CaO催化煤焦CO_2气化反应研究

以分析纯CaO为催化剂,利用固定床实验研究了烟煤煤焦等温CO2催化气化反应特性,分析了添加方式和添加比例对煤焦催化气化影响。研究表明:机械混合添加CaO对煤焦气化影响不大;去离子水浸渍添加时,去离子水对煤焦气化特性影响与温度有关,温度越高,去离子水浸渍后煤焦气化特性与原煤煤焦之间差别越不明显;不同温度下煤焦催化气化CaO装载饱和度均为5%,且气化反应活性随温度的升高和催化剂添加比例的增加而增大。通过比对常用反应动力学机理函数相关系数大小确定煤焦催化气化反应符合n=2的三维扩散方程,并计算得到气化反应活化能、指前因子和反应速率常数等动力学参数。     

脱灰对两种烟煤半焦碳结构及CO2气化反应性的影响

利用XRD和激光Raman分析了两种典型中国烟煤脱灰前后半焦的碳结构变化,以等温热重法在常压和900～1 200℃温度范围内研究了半焦CO2气化反应性.结果表明,脱灰可以改变煤中局部大分子碳结构,导致煤焦的碳结构有序化程度降低,有利于气化剂渗入碳层内部,增加反应活性位;脱灰减少了热解气缩聚支撑点,降低了二次热缩聚发生.两个因素共同作用可提高脱灰半焦的CO2气化反应活性.神华煤灰催化成分含量较高,脱灰后催化作用消失,而脱灰引起的碳微结构变化使反应性增强,脱灰前后反应性差别不大;兖州煤灰催化作用相对较弱,而且灰分含量较高,脱灰对碳结构变化影响较大,因此脱灰后反应性明显增强.     

煤-富钾生物质共转化催化煤焦气化反应的研究

在喷动一载流床中制备了不同比例煤与麦秸的共热解焦,在热天平中考察了共热解焦CO^2气化反应性,分析了原料比率、热解温度等对共热解焦气化反应特性的影响．结果表明,20％生物质添加比例下,煤一麦秸共热解焦的气化反应性即明显高于煤焦,且共热解焦反应性随生物质比例增加而增大,脱碱金属麦秸与煤共热解焦的反应性则与煤焦相近;试验条件下,热解温度750℃制备的共热解焦中碱金属钾含量最高,并具有最高的气化反应性．动力学分析表明,与煤焦相比,煤一麦秸共热解焦的气化反应活化能显著降低．     

热解温度和恒温时间对锦界煤焦-CO_2气化活性的影响

在化学反应动力学控制实验条件下,利用自建固定床实验台研究了常压、不同气化温度下热解温度(650℃、800℃、900℃)、恒温时间(8 min、30 min、60 min)对锦界煤焦等温CO2气化反应活性的影响,并用不同模型求算动力学参数,实验结果表明:随着热解温度的提高和恒温时间的延长,锦界煤焦的气化活性逐渐降低,活化能逐渐增加。热解温度对锦界煤焦气化活性的影响比恒温时间的影响显著些。     

煤的水蒸汽气化动力学的研究

本文用热重法研究了煤的水蒸汽非催化气化反应的动力学.在常压、化学动力学控制条件下,考察了温度、水蒸汽分压及煤焦细孔比表面积对煤气化反应速度的影响,在实验条件范围内求出了煤的水蒸汽气化动力学方程.     

煤焦固定床等温CO2气化反应动力学研究

利用自建固定床实验台研究了常压下神华煤煤焦等温CO2气化反应特性,实验分析了CO2流量、煤焦质量、气化温度和CO2分压对煤焦固定碳转化率的影响.在建立的化学反应动力学控制实验条件下,根据等转化率法计算得到煤焦气化反应活化能E为155 kJ/mol、CO2分压反应级数n为0.58;通过比对常用42种反应机理函数相关系数大...     

流化床O_2/CO_2气氛对烟煤焦反应速率的影响研究

流化床O_2/CO_2燃烧是实现煤炭清洁利用及近零碳排放的有效技术之一.为进一步探究工业流化床O_2/CO_2燃烧条件下的煤颗粒燃烧机制,本研究在小型流化床试验台上,通过在线测量流化床出口烟气中O_2和CO的浓度,深入考察了O_2/CO_2取代O_2/N2后,不同的床层温度(800~900℃)、O_2浓度(4%~10%)及颗粒粒径(2~8 mm)下的烟煤焦燃烧特性.实验结果表明:O_2/CO_2气氛下,煤焦反应速率随床层温度的升高、O_2浓度的升高和颗粒粒径的降低而增加;煤焦燃烧反应由O_2扩散控制,气化反应由反应动力学控制;相较于O_2/N2气氛,低床温下,O_2/CO_2气氛下的O_2扩散速率降低是煤焦反应速率改变的主要原因;高床温下,除O_2/CO_2气氛下O_2的扩散速率降低外,煤焦气化反应对煤焦反应速率的影响同样不可忽略.     

义马煤的流化床热解脱硫研究

在常压惰性气氛中采用流化床反应系统对义马原煤，脱灰，脱黄铁矿煤进行了热解脱硫，效果考察，主要考察了温度，热解时间及气氛对煤中硫变化的影响。结果发现：义马原煤，脱灰煤在700℃左右可得到低硫半焦，而在ψ（O2）为0.6%的N2气氛下，原煤在650℃左右即可得到硫含量更低的半焦，其脱硫率可达到72.9%。且半焦收率变化不大，表明在惰性气氛中配入少量氧气，可大大提高全硫脱除率，在实验所涉及的温度范围内原煤半焦中有机硫含量呈增加趋势，义马原煤中碱性矿物质固硫作用导致原煤半焦中硫含量高于脱灰煤半焦中硫含量，而增加热解停留时间不利于提高脱硫效果。     

刘庄煤气化反应动力学特征的研究

针对煤炭在气化过程中高温的碳与二氧化碳和水蒸汽发生的非均匀向反应决定了出口煤气的组分和热值这一问题,在实验的基础上,研究了刘庄煤气化过程中ＣＯ２还原反应和Ｈ２Ｏ（ｇ）分解反应的动力学特征,确定了其化学反应的速率表达式,得出其反应活化能分别为１４０．４１ｋＪ／ｍｏｌ和１７１．５３ｋＪ／ｍｏｌ。     

Reactivities of Shenfu Chars Toward Gasification with Carbon Dioxide

Five Shenfu char samples were prepared from Shenfu raw coal at different temperatures （950, 1100, 1200, 1300 and 1400℃） using a muffle furnace. Demineralization of the char samples was performed by treating them with 10% nitric acid for 10 min in a CEM Discover microwave reactor. The gasification of the chars, and corresponding demineralized chars, in a carbon dioxide （CO2） atmosphere was conducted in a Netzsch STA 409Cl31F tempera- ture-programmed thermogravimetry apparatus. The effects of charring temperature and demineralization on the gasification reactivity of chars were systematically investigated. The results show that a char formed at a lower temperature is more reactive except for demineralized char formed at 1100℃, which is less reactive than char formed at 1200℃. Demineralization decreases the char reactivities toward gasification with CO2 to a small extent.     

Influence of heating rate on reactivity and surface chemistry of chars derived from pyrolysis of two Chinese low rank coals

A series of char samples were derived from pyrolysis of two typical low-rank coals in China(Shengli lignite and Shenmu bituminous coal) at low, medium and fast heating rates, respectively, to the same pyrolysis temperature 750 °C. Then these chars were characterized by means of thermogravimetric analysis and Fourier transform infrared spectrometer with the aim to investigate the influence of heating rate in pyrolysis process on gasification reactivity and surface chemistry of them. Besides, a homogeneous model was used to quantitatively analyze the activation energy of gasification reaction. The results reveal that Shengli lignite and its derived chars behave higher gasification reactivity and have less content of oxygen functional groups than Shenmu coal and chars. Meanwhile, chars derived from Shengli lignite at 50 °C/min and Shenmu coal at 200 °C/min have the greatest gasification reactivity, respectively. The oxygen functional groups in Shengli lignite are easily thermo-decomposed, and they are less affected by the heating rate, while that in Shenmu coal have a significant change with the variation of heating rate.In addition, there is no good correlation between the change of oxygen functional groups and that of the gasification reactivity of the derived chars from pyrolysis at different heating rates.     

淮南煤焦结构及其高温气化反应性研究

采用FTIR、TG／DTA和比表面分析对淮南煤焦进行研究,考察了成焦条件对淮南煤焦的物理、化学结构及其CO2气化反应性的影响。结果表明,随着热解温度的升高,煤焦中的碳含量增加、氢含量降低、孔容减小,煤焦与CO2的气化反应性降低;在热解温度相同的备件下,与快速热解煤焦相比,慢速热解煤焦的碳含量较高、氢含量较低、孔容和比表面积较小、与CO2的气化反应性较低。     

神华煤有机显微组分富集物热重研究

利用热天平与红外光谱仪联机，研究了神华煤有机显微组分富集物的热解和气化反应性．结果表明，神华镜质组分富集物在氩气环境下热解在380～590℃之间有一个明显的失重峰，而惰质组分富集物在410～590℃之间有一个明显的失重峰；神华镜质组分富集物在二氧化碳环境下在350～550℃之间、惰质组分富集物在450～550℃之间各有一个失重峰，分析表明此温度段为热解过程；镜质组分富集物在850～1050℃之间、惰质组分富集物在900～1040℃之间又各有一个气化反应的明显失重峰．动力学计算结果表明神华煤显微组分富集物气化行为可用未反应收缩核模型来描述．通过比较反应速度和活化能可知，镜质组分富集物热解反应性大于惰质组分富集物，而惰质组分富集物气化反应性大于镜质组分富集物．     

神木煤显微组分热解气化的对比研究

考察了神木煤镜质组和丝质组在热解的气化过程中存在的差别,包括不同压力下热解和气化的挥发分收率,生成半焦的C含量,半焦的表面形态和燃烧反应性,结果表明：在热解过程中,镜质组的反应性高于丝质组,生成的镜质组半焦比丝质焦有较高的C含量,而在气化中丝质组有较高的反应性,气化压力较低时,生成的丝质组半焦有较高的C含量,气化压力较高时生成的镜质组半焦有较高的C含量,但不论是热解还是气化过程中,生成的镜质组半焦的燃烧反应性高于丝质组半焦,气化过程生成半焦的燃烧反应性高于热解半焦。     

无烟煤影响焦炭热性能的试验研究

以高炉顶部加入粒煤为背景，研究无烟煤的加入量对不同焦炭反应性和反应后强度的影响，结果表明：高炉顶装无烟煤后，焦炭的反应性降低，反应后强度提高；焦炭气化反应速度和表观活化能均降低。     

再燃烧条件下煤粉热解特性的实验研究

利用携带流反应装置，研究了煤粉在高温烟气环境中热解时的质量损失和c、H、N元素释放特性，采用扫描电镜和氮吸附方法观测了煤焦的显微结构、比表面积和总孔容积．结果表明，随着煤阶的降低，其煤焦比表面积和总孔容均升高，小龙潭褐煤增加最多，六枝贫煤增加最少；随着煤粉初始挥发分含量的增加和热解烟气温度升高，煤的质量损失增加，烟气气氛对煤粉质量损失份额影响较小；在实验条件下，煤中C、N析出份额与煤的质量损失份额基本相同，H释放份额远大于C、N和煤质量损失，达80％以上．     

煤粉中内在矿物对煤焦孔隙结构的影响

用浮沉法从4种煤粉中分选出低密度和中等密度的煤粉,进行岩相分析后分别在马弗炉和滴管炉上制焦,用SEM观察煤焦孔结构,用气体吸附仪测定煤焦比表面积和孔容.结果发现,低密度级别煤粉中壳质组和镜质组含量较高,而中等密度级别煤粉中惰质组含量较高.在马弗炉条件下,内在矿物起着增大煤焦孔隙的作用;在滴管炉条件下,随着煤变质程度降低,内在矿物由对无烟煤煤焦的增大孔隙作用变化到阻碍烟煤煤焦多孔结构形成作用.分析了矿物质与胶质体在不同条件下相互作用机理,解释了矿物对煤焦结构的影响.     

O_2/CO_2气氛下碱金属对煤燃烧特性的影响

采用热重分析仪对O2/CO2气氛下碱金属对无烟煤燃烧特性的影响进行研究.研究结果表明NaCl、K2CO3能够改善无烟煤的燃烧性能,这主要由于Na、K对无烟煤着火后挥发分和固定碳的燃烧起促进作用,而K对无烟煤燃烧的促进作用更明显.通过TG-DTG切线法计算得出着火温度,与煤样相比分别降低了19.1℃和23.7℃,这主要由于Na、K催化剂在煤燃烧过程中,充当了氧的活性载体,促进氧从气相向碳表面扩散,从而降低了固定碳表面着火温度.同时,计算得到煤和Na、K负载样品的燃烧特性指数分别为4.39×10-6、11.14×10-6、17.22×10-6,可见Na、K负载样品优于煤的燃烧特性,其燃烧特性指数的提高主要在于着火温度的降低,表明Na、K均可降低无烟煤高温燃烧区的表观活化能,提高燃烧反应速度.     

脱灰煤中氟脱除方法的研究

氢氟酸法生产高精煤是非常有效的方法,但脱灰后煤中氟含量大大超过使用所允许的范围.本文在前人的基础上研究脱灰煤中氟脱除的方法,借以寻求降低氟含量的有效途径.实验时研究了稀盐酸浸取、沸水浸取、常压或减压热处理以及气体热载体处理等几种脱氟方法,结果表明:经过上述一级脱氟处理,氟含量可降低40-70％,如采用二级处理,可以有效地把脱灰煤中氟含量降低在200ppm以下,甚至接近原煤中的氟含量。