尺度對(duì)煤熱解和氣化過程特性的影響研究.pdf

1、我國傳統(tǒng)的煤炭開采、運(yùn)輸和轉(zhuǎn)化過程普遍存在資源利用效率低、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題，而地下煤氣化技術(shù)作為一種很有潛力和優(yōu)勢的潔凈煤技術(shù)開始獲得重點(diǎn)研究。煤炭地下氣化原理和地面氣化類似，只是工藝形態(tài)和影響因素不同，因此可以借鑒地面煤氣化熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析方法來研究地下氣化過程的特性。
　　本文用大雁和鄂爾多斯兩種地下氣化用煤針對(duì)尺度效應(yīng)進(jìn)行一系列的熱解和氣化方面的研究工作,共分為四種尺度：20mm邊長的大方塊、10mm邊長的小方塊、1.2

2、5-2mm顆粒和74-105μm粉末。首先對(duì)整個(gè)煤氣化過程中的尺度效應(yīng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究,結(jié)果表明受傳熱傳質(zhì)的影響,煤焦的氣化反應(yīng)速率隨著尺度的增加而降低。用均相模型和收縮核模型均可對(duì)尺度煤氣化反應(yīng)過程進(jìn)行比較好的模擬,而且發(fā)現(xiàn)動(dòng)力學(xué)參數(shù)指前因子和表觀活化能之間存在動(dòng)力學(xué)補(bǔ)償效應(yīng),而且在同樣的條件下,不同種煤焦的尺度之間的動(dòng)力學(xué)補(bǔ)償效應(yīng)基本相同。
　　然后對(duì)不同尺度煤的熱解機(jī)理及其關(guān)聯(lián)因素進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)其熱解過程符合均相模型,尺度

3、對(duì)N2氣氛下熱解過程沒有太大影響。結(jié)合煤塊內(nèi)部形貌和微晶結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)主要是煤焦的破碎和孔結(jié)構(gòu)的形成對(duì)熱解期間揮發(fā)份的析出產(chǎn)生影響，而且大尺度煤塊在慢速升溫?zé)峤膺^程中內(nèi)部形成大的裂縫，而趨于外表部位則形成小的裂縫和微小的孔和通道，這種形貌結(jié)構(gòu)對(duì)后期的氣化反應(yīng)產(chǎn)生影響。
　　最后對(duì)快速升溫和慢速升溫焦進(jìn)行1000℃下CO2氣化特性的研究，發(fā)現(xiàn)對(duì)于快速焦來說，發(fā)現(xiàn)所有尺度的氣化動(dòng)力學(xué)模型適合收縮核模型，而且隨著尺度增加，有向均相模型過