尺度對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、運輸和轉(zhuǎn)化過程普遍存在資源利用效率低、環(huán)境污染嚴重等問題，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和動力學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尺度效應進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。首先對整個煤氣化過程中的尺度效應進行動力學機理研究,結(jié)果表明受傳熱傳質(zhì)的影響,煤焦的氣化反應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尺度煤氣化反應過程進行比較好的模擬,而且發(fā)現(xiàn)動力學參數(shù)指前因子和表觀活化能之間存在動力學補償效應,而且在同樣的條件下,不同種煤焦的尺度之間的動力學補償效應基本相同。
　　然后對不同尺度煤的熱解機理及其關聯(lián)因素進行研究,發(fā)現(xiàn)其熱解過程符合均相模型,尺度

3、對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熱解過程中內(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)對后期的氣化反應產(chǎn)生影響。
　　最后對快速升溫和慢速升溫焦進行1000℃下CO2氣化特性的研究，發(fā)現(xiàn)對于快速焦來說，發(fā)現(xiàn)所有尺度的氣化動力學模型適合收縮核模型，而且隨著尺度增加，有向均相模型過