本站原创
摘要：煤气化技术在化工原料的生产和IGCC技术的进展等方面发挥着重要的作用，了解煤焦结构及煤焦反应动力学对于气化炉的模拟和设计至关重要。关于煤焦-CO_2气化和煤焦-H_2O气化单独进行的反应动力学数据和模型已有很多，但是在实际的气化炉中，CO_2气化和H_2O气化是同时进行的，如何将单一气氛煤焦气化反应得到的数据运用于实际的混合气氛反应是一个值得探讨的课题。本论文选用了两种不同变质程度的原煤，以不同的热解条件制得的煤焦为探讨对象，对煤焦样品进行了比表面和孔径分布测试、表面形貌结构观察和微晶结构测试。采取热重浅析仪和流化床反应器，系统地探讨了不同煤焦与水蒸气及CO_2的单一气氛气化和混合气氛气化的反应特性，并采取均相反应模型拟合实验数据，计算得到相应的气化反应动力学参数。并且探讨了焦-CO_2反应与焦-H_2O反应的竞争反应特性。得到了以下结论：热解条件对煤焦结构有显著的影响，大同煤慢速热解焦结构致密，大同煤快速热解焦体现了强烈的热塑性、煤焦孔隙结构发达，大雁慢速热解焦结构疏松，大雁煤在快速热解条件下容易产生破碎。实验条件下，H_2O气化反应速率显著高于CO_2气化反应速率。对于不同煤焦，气化剂对煤焦反应性的影响是不一样的，以大到小的排列顺序为：大同煤慢速热解焦大同煤快速热解焦大雁煤慢速热解焦大雁煤快速热解焦。气化剂对慢速热解煤焦反应速率的影响大于快速热解焦，这是由于慢速热解焦的孔隙结构以微孔为主，导致CO_2反应活性很低。实验条件下，CO_2气氛下不同煤焦的比反应速率顺序为：大雁快速焦大雁慢速焦大同快速焦；H_2O气氛、CO_2和H_2O混合气氛下，不同煤焦的比反应速率顺序为：大雁快速焦大同快速焦大雁慢速焦。均相模型对非等温热重实验部分的实验数据能进行很好的拟合，得到相应的动力学参数，大雁煤焦的动力学参数有着着动力学补偿效应。煤焦-CO_2和煤焦-H_2O反应并不是发生在完全相同或完全独立的活性位，它们竞争一部分共同的活性位。不同煤焦的竞争作用强弱不同，以大到小排列顺序为：大雁快速焦大雁慢速焦大同快速焦，H_2O气化反应速率和CO_2气化反应速率越接近，竞争作用也强。关键词：气化论文水蒸气论文CO_2动力学论文煤焦结构论文
摘要4-6
Abstract6-10
1 引言10-30
1.1 课题背景10-11
1.2 选题的目的及作用11-12
1.3 文献综述12-29
1.4 论文主要探讨内容29-30
2 热解条件对煤焦结构的影响30-39
2.1 实验煤焦样品及制备30-31
2.2 煤焦的比表面及孔径分布31-33
2.3 实验煤焦样品的形貌结构33-36
2.4 实验煤焦样品的微晶结构36-38
2.5 本章小结38-39
3 热解条件对煤焦-H_2O、煤焦-CO_2气化反应的影响39-47
3.1 实验仪器39
3.2 实验案例39-40
3.3 热解条件对煤焦气化反应性的影响40-42
3.4 煤变质程度对煤焦气化反应性的影响42-44
3.5 气化剂对煤焦气化反应的影响44-45
3.6 本章小结45-47
4 热解条件对煤焦-H_2O&CO_2气化反应的影响47-61
4.1 实验仪器47
4.2 实验案例47
4.3 实验数据处理策略47-49
4.4 气化剂配比对煤焦反应性的影响49-50
4.5 煤变质程度和热解条件对对煤焦反应性的影响50-52
4.6 不同煤焦与 H_2O 和 CO_2的反应动力学52-55
4.7 煤焦-H_2O 和煤焦-CO_2的相互作用55-57
4.8 煤焦-H_2O 和煤焦-CO_2的竞争作用的验证57-59
4.9 本章小结59-61
5 结论与展望61-63
5.1 主要结论61-62
5.2 下一步工作展望62-63
致谢63-64