高温下兖州煤焦/CO2气化反应性

在常压、温度为950 ℃～1 400 ℃范围内,以二氧化碳为气化剂,用等温热重法研究了我国兖州煤的高温气化反应性.主要考察了反应温度、热解终温和热解速率对兖州煤焦高温反应性的影响,并把兖州煤焦的高温反应性和神府煤焦的高温反应性作了比较.结果表明:随气化温度的提高,兖州煤焦反应性的总体趋势增强;快速热解焦的反应性优于慢速热解焦;热解温度对兖州煤焦反应性的影响甚微;在低温段,兖州煤焦的反应性比神府煤焦略差,但在高温段,兖州煤焦的反应性与神府煤相近.     

煤焦结构及其气化反应影响因素的研究进展

简述了国内外研究中煤焦结构的研究方法,对煤焦结构研究现状进行了综述,讨论了煤焦气化剂、灰分、温度、压力、升温速率、制焦时间、变质程度和显微组分含量等这些气化反应的影响因素。因此,在气化过程中,煤焦的气化反应活性不但要考虑原煤的性质,还要综合考虑气化剂、温度、压力、升温速率、制焦时间,尤其是温度和压力在气化过程中的影响。掌握了煤焦结构的研究方法和影响气化反应的因素可以更好的对煤进行清洁利用和转化。     

煤焦CO2气化反应动力学研究

在热天平实验装置上进行了霍林河、义马、兖州、平朔、神华、大同6种煤焦的CO2气化反应性实验，实验温度为900～1050℃。通过对实验数据处理，取得了6种煤焦的反应动力学参数等，利用不同的参数对煤焦CO2气化的反应活性进行了比较。     

升温速率及水蒸气分压改变对神华煤焦及其显微组分焦气化反应性的影响

用非等温热重法考察了神华煤焦及其显微组分富集物焦的水蒸气气化反应,分析了升温速率、水蒸气分压改变对煤焦及其显微组分富集物焦气化反应性的影响。利用最大反应速率和半衰期两种方法评价了所选样品的气化反应性。结果表明：对神华煤而言,在相同的气化反应条件下,当升温速率和水蒸气分压发生改变时,其气化反应性顺序均为,镜质组富集物焦〉原煤焦〉惰质组富集物焦。     

SE-东方炉粉煤气化原料煤气化反应活性研究

以中石化扬子石化SE-东方炉粉煤气化装置原料煤为研究对象,分析测试了神华、朱集西的烟煤和贵州、晋城、高平的无烟煤以及3种混配入炉煤粉的气化反应活性。研究表明,上述煤焦气化反应活性依次是:神华煤朱集西煤晋城煤高平煤贵州煤;温度增加对煤焦气化反应活性有良好促进作用;在应用混配煤时,应尽量以气化反应活性较弱煤的气化活性作为设计依据,从而提高气化反应的碳转化率。     

微型喷动床煤焦二氧化碳气化反应动力学

煤焦与CO_2的气化反应是评价煤种气化反应活性的重要指标之一。分别在自主设计的一套微型喷动床反应装置和热重分析仪上采用等温和非等温的方法对煤焦-CO_2气化反应动力学进行探讨。结果表明:神华焦和大雁焦CO_2气化反应符合混合反应模型,其采用非等温分析方法由Coats-Redfern近似函数和Doyle近似函数得到的反应活化能分别为173.73—193.96 kJ/mol和154.07—173.02 kJ/mol,二者的指前因子数量级均在10~6—10~7之间,而采用等温分析方法得到的反应活化能分别为248.03 kJ/mol和194.66 kJ/mol,指前因子分别为1.62×10~9 s~(-1)和8.17×10~(10) s~(-1)。与热重程序升温法相比,在微型喷动床反应装置进行的煤焦—CO_2气化反应能够有效避免扩散作用对主体反应的影响,且反应速率相对较大。     

加压下中国典型煤水蒸气气化的基础研究

利用自行设计的加压热重固定床反应器进行了霍林河褐煤、神木烟煤和晋城无烟煤的水蒸气气化反应动力学研究,考察了反应温度、反应压力对不同煤阶煤种的水蒸气气化特性的影响.研究发现随反应温度的提高、反应压力的增加和煤阶的降低,煤焦的水蒸气气化活性明显升高,用缩核反应模型求出3种煤焦的活化能和频率因子,并给出3种煤的压力指数分别为0.244、0.256、0.286.     

快速热解温度下的淮南煤焦与水蒸汽气化反应的研究

考察了淮南煤在不同温度下快速热解制得的煤焦与水蒸汽的气化反应,研究发现煤焦的气化反应速率不仅与转化率有关也与气化反应时间有关,对不同热解温度煤焦在x = 0.2、t =2 min附近时,化学反应速率存在极值或转折点(Q),即反应速率开始急剧减少的点.用未反应芯缩核模型和随机孔模型对实验数据拟合,结果表明随机孔模型对实验数据的拟合更为准确,并将拟合得到的结构参数ψ与煤焦气化反应活性之间的关系进行分析,发现同一种煤焦ψ相近,但ψ与煤焦的气化反应活性不存在必然的联系.用SEM和XRD考察了不同热解终温下的煤焦表面孔隙结构与微晶结构的变化及其对煤焦气化反应活性的影响,不同热解温度下制得的煤焦,其形态结构存在很大的差异,热解温度越高,煤焦表面壳状凸起越多,化学反应性降低.此外,随着热解温度的升高,煤焦的微晶结构趋于石墨化,化学稳定性增强.     

平顶山高灰熔融性温度煤的气化反应性研究

介绍了平顶山地区有代表性的7种煤样在800℃～1 200℃下,其脱灰煤焦-CO2气化反应活性的实验,主要考察了煤种、灰含量及粒径对煤焦反应性的影响,实验结果表明:煤种对煤焦-CO2气化反应有明显影响;煤中灰分对煤焦气化反应的影响主要表现在两个方面,一是灰成分对煤焦气化反应的催化作用,二是灰熔融性影响煤焦气化排渣行为。脱灰既可以除去煤焦中具有催化作用的矿物质,又可以增大煤焦的内表面积。     

生物质灰对煤焦气化反应的影响

生物质灰富含碱金属及碱土金属(AAEM),可作为天然催化剂应用于煤催化气化。生物质灰对煤焦气化反应促进作用也是生物质与煤共气化协同作用的本质原因。然而,生物质灰中AAEM在煤气化过程中会失活,失去部分催化作用。通过固定床热解及气化试验,结合XRD、Raman、XRF及BET等手段,分析了生物质灰种类、添加量、气化温度等因素对煤焦气化反应的影响。结果表明,生物质灰对煤焦气化反应催化作用与AAEM含量及存在形态相关。煤焦气化反应速率随小麦秸秆灰添加量增大而增大,小麦秸秆灰添加量达40%时,煤焦气化反应速率变化趋于平缓。气化反应前期,小麦秸秆灰对煤焦气化反应存在抑制作用;随转化率升高,在相同转化率下,温度越高,小麦秸秆灰催化作用越弱。为抑制小麦秸秆灰中K的失活,以蛋壳作为添加剂,探究了小麦秸秆灰与蛋壳的混灰对煤焦气化反应的影响。结果表明,25%小麦秸秆灰与5%蛋壳的混灰,可进一步增强小麦秸秆灰对煤焦气化反应催化作用。添加小麦秸秆灰使煤焦在气化过程中比表面积增大,孔隙结构丰富,石墨化程度减弱,无定形碳含量增加,气化反应活化能降低,气化反应速率增大。煤焦及添加小麦秸秆灰煤焦气化反应采用随机孔模型...     

掺烧方式对神华煤结渣趋势的影响

介绍了神华煤与其它煤种不同掺烧方式对炉内结渣的影响。对神华煤与兖州煤、大同煤的切换燃烧进行了模拟实验研究,结果表明煤种切换过程中结渣加重,并对加重原因进行了详细分析。最后对间断掺烧方式出现的掉大渣现象进行了分析说明。     

脱矿物质过程对煤结构影响的研究

选取神华煤和兖州煤两种煤样,用盐酸和氢氟酸处理脱去其中的矿物质,并且脱矿物质前后的煤样在氧化性气氛下,制成815℃的煤灰。利用红外光谱研究其矿物质组成以及处理前后煤结构的变化。结果表明：酸处理法能够脱除煤中大多数矿物质。2种煤灰中,矿物质组成主要是石英、硬石膏、方解石、高岭土和含铁矿物质,但含量不同。处理前后,煤结构中的含氧官能团发生了一定的变化。     

Maximum solid concentrations of coal water slurries predicted by neural network models

The nonlinear back-propagation (BP) neural network models were developed to predict the maximum solid concentration of coal water slurry (CWS) which is a substitute for oil fuel, based on physicochemical properties of 37 typical Chinese coals. The Levenberg-Marquardt algorithm was used to train five BP neural network models with different input factors. The data pretreatment method, learning rate and hidden neuron number were optimized by training models. It is found that the Hardgrove grindability index (HGI), moisture and coalification degree of parent coal are 3 indispensable factors for the prediction of CWS maximum solid concentration. Each BP neural network model gives a more accurate prediction result than the traditional polynomial regression equation. The BP neural network model with 3 input factors of HGI, moisture and oxygen/carbon ratio gives the smallest mean absolute error of 0.40%, which is much lower than that of 1.15% given by the traditional polynomial regression equation.     

Viscosity variations of coal-oil slurry under high temperature and high pressure during heating process

Heating coal-oil slurry (COSL) is an important step in direct coal liquefaction. Some physical and chemical properties of COSL including its viscosity will change during heating. A rotary viscometer was self-designed to measure the viscosity of COSL under high pressure and temperature. Three kinds of coal, which are Yanzhou coal (middle rank and caking), Shenhua coal (low rank and non-caking) and Shengli coal (brown coal), were mixed with anthracene oil to prepare the COSL. The COSL from Yanzhou, Shenhua and Shengli at the same experimental conditions showed different viscosity variations under high hydrogen pressure during heating. Yanzhou COSL had a higher viscosity peak, while Shenhua COSL had two small viscosity peaks and in the case of Shengli COSL, no viscosity peak was present under a high hydrogen pressure during the whole heating process. The coal nature is the important factor of viscosity variations of COSL. The higher the coal rank, the more caking coal is present, and the more obvious the viscosity variations of the COSL are.     

The catalytic steam gasification of one Australian and three Japanese coals using potassium and sodium carbonates

The catalytic steam gasification of four different coals using potassium and sodium carbonates as catalysts was carried out in a semi-flow type fixed-bed reactor. The coal was gasified with or without the catalyst under a steam—argon atmosphere at a heating rate of 50°C/s at 700–800°C. The catalytic activity of carbonates for gasification was remarkable for Japanese high-volatile coals (Miike and Takashima coals), and moderate for Australian medium-volatile coal (New Lithgow coal); however, the carbonates had little effect on gasification of Japanese lignite (Taiheiyo coal). It is assumed that Miike and Takashima coals soften and melt during the heating process to make the contact between char and catalyst better. New Lithgow and Taiheiyo coals do not have this property. Gasification was promoted significantly at lower temperatures when the catalyst was used. In both catalyzed and uncatalyzed runs the main products were hydrogen and carbon dioxide; the reaction temperature did not affect the composition of the gases much. A water—gas shift reaction occurred during gasification resulting in a large amount of carbon dioxide under a large excess of steam flow.     

煤气化细灰及其原煤的热解特性与官能团特征

对气流床水煤浆气化细灰和粉煤气化细灰及其原煤的热解特性与官能团特征进行研究,结合工业分析、元素分析、红外光谱(FTIR)方法以及热重-质谱联用(TG-MS)技术,分析了两种气化工艺所得细灰的特性,以及细灰与原煤官能团结构特征的差异。结果表明,气化细灰在经历煤气化过程后仍有部分挥发分未完全分解,细灰中的挥发分含量与其气化工艺有关;煤气化过程中,部分官能团未分解,并可能有部分官能团重排生成了较稳定的含氧化合物等新官能团。     

Influences of minerals transformation on the reactivity of high temperature char gasification

Two Chinese coals were used in this study and coal chars were prepared at different temperatures. High temperature gasification of coal chars with CO₂ was investigated in a bench scale fixed-bed reactor and the transformations of minerals from these two coals were also studied from 1100 to 1500 °C. Mineral matters produced at different temperature and ash generated after gasification were collected and analyzed by XRD and FTIR. It was found that the iron oxides were only catalytic mineral matters existing at high temperature. And gasification behaviors above ash melting temperature were different for different mineral composition, especially the content and form of iron oxide, which not only accelerates the gasification reaction, but also reduces the influence caused by melting minerals.     

兖州煤热解预脱硫行为(Ⅰ)热解过程中硫的迁移

煤在一定条件下通过热解或部分气化产生可直接用于燃烧的低硫半焦,这一煤燃前预脱硫技术是实现煤炭高效、低污染利用的理想途径之一.在固定床反应器上对兖州煤进行了热解脱硫的研究,在TPD-FPD在线分析装置上分析了兖州煤中硫在热解过程中向气相转移的主要动态特征.结果表明：700℃前,兖州煤中硫向气相的转移出现在两个显著的温度范围,分别在470℃和560℃左右.通过SEM-EDX和XPS光谱分析技术对兖州原煤及其热解半焦中硫的形态及形貌进行了剖析,发现兖州原煤中黄铁矿主要与其他矿物伴生存在,而有机硫的分布极不均匀且以大量噻吩类硫形态存在,并且热解过程中其他形态的硫还向噻吩类硫转移,这就给实现兖州煤的低温高效率脱硫造成了困难.     

加压水蒸气下年轻煤脱氧改质的研究

年轻煤是煤液化的良好原料 ,但它的氧含量高增加了煤液化过程中无用的氢耗 ,对这些煤进行脱氧改质有重要的意义 .选择了四种年轻煤——霍林河、小龙潭、义马和神华煤在高压釜内水蒸气气氛下进行了脱氧改质的研究 .结果表明 ,处理后煤样的氧含量和含氧官能团降低显著 ,氧的脱除率最高达到了 2 0 .7% .此外 ,煤质还有一些其他的变化 ,如热值和碳含量有所提高 ,最高内在水分和挥发分降低 ,表明煤阶有所提高 .对煤中的总酸性基、羧基和酚羟基的化学分析显示 ,脱氧改质后煤样的羧基、酚羟基等含氧官能团明显降低 ,羧基和酚羟基的最高脱除率分别达到了78.5 %和 31 .3% ,达到了脱氧改质的目的 .