煤炭地下氣化的熱解模型實驗及氣化指標研究.pdf

1、煤炭氣化指標無論是對地面氣化還是地下氣化,都尤為重要,它為氣化及其后續(xù)工藝的工藝設(shè)計和工程設(shè)計提供最原始的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　本文首次實現(xiàn)了600℃以上的溫壓狀態(tài)下的原位煤熱解實驗,建立了模擬煤炭地下氣化過程中煤炭熱解的實驗方法,得到了溫壓狀態(tài)下的原位煤熱解產(chǎn)氣規(guī)律:
　　1)隨著應(yīng)力的增加,產(chǎn)氣率和半焦(焦)產(chǎn)率增加,但焦油產(chǎn)率下降;
　　2)隨著應(yīng)力的增加,熱解氣中的CH4和CO2含量增大,H2、CO含量減小;

2、　　3)無論是產(chǎn)氣率、焦油和半焦(焦)產(chǎn)率還是各氣體含量在應(yīng)力作用下的變化需要在超過一定的溫度之后才能顯現(xiàn)出來;
　　4)熱解煤氣中C2H6含量在800℃附近有一個峰值點,超過這個峰值點后C2H6含量曲線急劇下降。在這個峰值點之前,C2H6含量隨應(yīng)力增大而增大,但是超過這個峰值點之后,C2H6含量隨應(yīng)力增大而減小;C2H4含量在600℃~1000℃之間隨應(yīng)力的增大而增大,曲線在750℃~800℃之間增長緩慢,但在800℃之后迅速增

3、長;C3H8含量在600℃~1000℃之間隨應(yīng)力增大而減小;
　　5)從單位應(yīng)力導(dǎo)致的產(chǎn)氣率、焦油產(chǎn)率和半焦(焦)產(chǎn)率以及各氣體含量的變化值來看,揮發(fā)分高的煤種在各個溫度點都相應(yīng)要大一些;
　　6)無應(yīng)力狀態(tài)下主要熱解氣組分H2、CO、CH4和CO2在800℃或者850℃就趨于平穩(wěn),而C2H6、C3H8和C2H4則在900℃才趨于平穩(wěn),各種應(yīng)力狀態(tài)下的各氣體組分的變化曲線形態(tài)與無應(yīng)力狀態(tài)下的變化曲線基本類似,但是C2H6、C

4、3H8和C2H4含量在各應(yīng)力狀態(tài)下在超過900℃的高溫下變化非常顯著,表現(xiàn)出與無應(yīng)力狀態(tài)下不同的規(guī)律。
　　在此基礎(chǔ)上,本文建立了一個煤炭地下氣化指標的兩段式反應(yīng)平衡計算法,并應(yīng)用matlab編制了煤炭地下氣化的空氣蒸汽連續(xù)法、富氧蒸汽連續(xù)法和純氧蒸汽連續(xù)法的氣化指標計算程序。應(yīng)用計算出來的氣化指標對現(xiàn)場試驗的設(shè)計進行了模擬。計算結(jié)果與穩(wěn)定后的實際現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)吻合度非常高,證明模型和程序能夠很好地對煤炭地下氣化進行模擬。
　

5、　本文還建立了二氧化碳回爐的煤炭地下氣化指標的兩段式反應(yīng)平衡計算法,進行了純氧蒸汽二氧化碳連續(xù)法和空氣蒸汽二氧化碳連續(xù)法的煤炭地下氣化的氣化指標計算。模擬中發(fā)現(xiàn):二氧化碳相對于水蒸汽來說是一種更快調(diào)節(jié)氣化爐溫度的氣化劑;二氧化碳部分代替了水蒸汽。
　　本文提出煤炭氣化指標中應(yīng)該包含綜合氣化效率和熱煤氣綜合氣化效率這兩個指標作為煤炭氣化過程能量轉(zhuǎn)化效率的評價指標并給出了相關(guān)計算方法。實例情境下的純氧蒸汽二氧化碳連續(xù)法煤炭地下氣化的冷

6、煤氣效率要比德士古氣化高出6.48個百分點,綜合氣化效率要比德士古氣化高出10.56個百分點,熱煤氣綜合氣化效率要比德士古氣化高出11.28個百分點。在其它條件一定的前提下,氣化劑中汽(二氧化碳)氧比直接決定著氣化爐能量轉(zhuǎn)化效率,各工藝條件下都有一個最優(yōu)的汽(二氧化碳)氧比。計算結(jié)果表明,一定量的二氧化碳的加入對于提高煤炭地下氣化的綜合氣化效率和熱煤氣綜合氣化效率都是有利的,而一定量純氧的加入對于提高煤炭地下氣化的綜合氣化效率是有利,但