煤气化特性及氮的迁徙规律实验研究

【摘要】：随着全球经济的发展，能源的需求迅速增大，环境污染问题越来越突出。煤炭在我国的能源消费中占支配地位，传统的利用大都采取直接燃烧方式，不仅效率低而且污染严重，煤的高效清洁利用逐渐引起人们的广泛关注。大规模高效清洁煤气化技术具有气化效率高、污染物排放少等优点，是解决我国煤炭利用问题的根本措施。 本文利用加压热重分析仪、元素分析仪、TriStar3000自动吸附仪、GASMET FTIRDx4000便携式红外气体分析仪以及水平管式炉对府谷煤、小龙潭煤、胜利煤、棉秆和金山焦的热解和气化过程进行了研究，并对热解气化过程中氮的迁徙规律进行了探讨。具体内容和结果如下： 采用加压热重分析仪研究了压力、煤种等对煤热解特性的影响，并采用非等温积分法进行了动力学分析，计算了热解动力学参数。小龙潭煤与棉秆混合热解发生了协同作用，混和热解的活化能随棉秆比例的增加而降低。随着压力的升高，煤样的失重量先增加后减小，失重峰向低温区移动。加压促进了含氧官能团的转化，随着压力的增加高温段活化能逐渐降低。 在水平管式炉上研究了不同煤样的热解特性，分析了三态产物的分布，并对不同温度下制得煤焦的孔隙结构进行了分析。府谷煤焦和小龙潭煤焦的BET比表面积随着温度的升高先增加后减小，胜利煤焦的BET比表面积随温度升高逐渐增大。 采用固定床气化系统与红外气体分析仪联用研究了不同煤种热解气化过程中氮的迁徙规律以及煤中无机矿物质对其的影响规律。研究发现：煤热解过程中含氮污染气体主要以NH_3和HCN的形式析出，而在CO2气化下主要以NO的形式析出，HCN的释放受到了限制，水蒸汽气化下仍然以NO的析出为主，且析出量大大增加。煤经过酸洗脱灰后， HCN和NH_3的析出降低，而矿物质对N析出的影响与煤种以及矿物质种类有一定的依赖性。 基于气化过程中CO的析出特性提出了一种新的煤焦CO2气化反应性指数表达式，并采用七种变质程度不同的煤样进行了验证。混合气化的结果表明，随着生物质比例的增加，煤的气化反应性得到显著改善。 【关键词】：热解 气化 NH_3 HCN 反应性
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TQ541
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 课题的提出及意义9-10
• 1.2 煤气化技术的基本理论10-11
• 1.3 煤气化技术的发展趋势11-13
• 1.4 煤气化的影响因素13-16
• 1.5 氮迁徙的研究现状16-19
• 1.6 本文主要研究内容19-21
• 2 煤和生物质混合加压热解特性研究21-34
• 2.1 实验样品及方法21-22
• 2.2 煤与生物质的热解特性研究22-32
• 2.3 本章小结32-34
• 3 固定床煤热解特性实验研究34-44
• 3.1 实验设备与方法34-35
• 3.2 煤热解实验研究35-43
• 3.3 本章小结43-44
• 4 煤热解气化过程中氮的迁徙规律44-58
• 4.1 煤热解过程中含氮气体的析出规律44-47
• 4.2 煤气化过程中含氮气体的析出规律47-49
• 4.3 煤与棉秆混合气化过程中含氮气体析出规律49-50
• 4.4 气化介质对含氮气体析出的影响50-51
• 4.5 矿物质对煤热解过程中含氮气体的影响51-57
• 4.6 本章小结57-58
• 5 基于 CO 的新型煤 CO2气化活性指数58-66
• 5.1 实验样品与方法58-59
• 5.2 煤气化反应性研究59-63
• 5.3 煤与生物质混合气化反应性研究63-65
• 5.4 本章小结65-66
• 6 全文总结与展望66-68
• 6.1 全文总结66-67
• 6.2 本文创新点67
• 6.3 建议与展望67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-74
• 附录 攻读硕士学位论文期间发表的论文及参与项目74

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