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褐煤热解与气化反应特性的实验研究

王晟孚  
【摘要】:煤气化技术是煤炭高效利用的重要手段之一,因而受到全世界的广泛关注。大量学者对此做出了深入探讨与研究。有关煤热解气化反应的研究有很多,然而其中绝大多数的研究对象都是煤粉或煤颗粒,对于大尺寸煤块鲜有涉及,相关理论研究也十分欠缺。本文利用自行研制的可控气氛立式热天平炉以及热重分析仪研究常压条件下不同粒径煤块热解与气化特性,为地下煤气化工业提供有力的理论依据。 本文使用可控气氛立式热天平炉和常压热重分析仪对不同粒径的煤样进行了热重试验。研究了内蒙古褐煤在常压条件下热解特性,并深入探讨了热解终温、升温速率、粒径等因素对煤热解过程的影响。本文共选取了5mg、10g以及20g三种不同粒径煤样进行热解试验。根据热解实验所得的热重曲线,对煤的热解特性进行了分析。对实验数据进行处理,探讨了反应机理。热解反应初期,粒径较大煤样脱水效果更好,且煤分子表面吸附气体析出更加彻底。煤样粒度越大,热解反应活化能也越高。利用高温水平管式炉和便携式气相色谱仪研究了热解过程中H_2、CO、CO_2以及CH_4等气态产物的分布,以及升温速率和热解温度对其排放特性的影响。研究发现当升温速率较低时H_2逸出量增加,CO和CO_2则与之相反。探讨了二氧化碳气氛下的煤焦气化机理。通过计算考察了煤粒径对煤焦气化反应活性的影响。发现小粒径煤焦的气化反应活性远大于大粒径煤焦。 本文通过对褐煤的热解与气化反应特性的研究,为地下煤气化提供了数据支持与理论依据。有利于地下煤气化技术的进一步发展。


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