褐煤气化及其影响因素分析
煤炭的气化特性及其应用前景分析
煤炭的气化特性及其应用前景分析煤炭是一种重要的能源资源，其在我国的能源结构中占据着重要地位。
然而，煤炭的燃烧会产生大量的二氧化碳等有害气体，对环境造成严重污染。
为了解决这一问题，煤炭气化技术应运而生。
本文将从煤炭气化的特性和应用前景两个方面进行分析。
一、煤炭的气化特性煤炭气化是将煤炭在高温、高压和缺氧条件下转化为合成气的过程。
在煤炭气化过程中，煤炭中的碳和氢会与氧气反应，生成一氧化碳和氢气。
这种合成气可以用作燃料，还可以用于合成化工原料和燃料气的制备。
煤炭气化的特性主要有以下几点：1. 温度和压力对气化效果的影响：煤炭气化一般需要在高温（1000℃以上）和高压（10MPa以上）条件下进行。
在这样的条件下，煤炭中的有机物质可以被充分分解，生成合成气。
2. 气化反应的类型：煤炭气化反应主要分为干燥气化和水蒸气气化两种类型。
干燥气化是指在缺氧条件下进行的气化反应，主要生成一氧化碳和氢气。
水蒸气气化是指在水蒸气存在的条件下进行的气化反应，会生成一氧化碳、氢气和二氧化碳。
3. 气化产物的组成：煤炭气化的主要产物是一氧化碳、氢气和二氧化碳。
其中，一氧化碳和氢气是重要的合成气成分，可以用于制备合成燃料和化工原料。
二、煤炭气化的应用前景煤炭气化技术具有广阔的应用前景，主要体现在以下几个方面：1. 合成燃料的制备：通过煤炭气化可以获得一氧化碳和氢气，这两种气体可以用于合成燃料，如合成天然气和合成柴油等。
这种合成燃料可以代替传统的石油燃料，减少对石油资源的依赖。
2. 化工原料的制备：煤炭气化可以产生一氧化碳和氢气，这两种气体是制备化工原料的重要原料。
通过煤炭气化，可以生产合成氨、合成甲醇等化工原料，推动我国化工产业的发展。
3. 二氧化碳的捕集与利用：煤炭气化过程中产生的二氧化碳是一种重要的温室气体。
通过捕集和利用这些二氧化碳，可以减少其对大气的排放，达到减少温室效应的目的。
目前，已经有一些研究机构和企业开始研究二氧化碳的捕集和利用技术，为煤炭气化的可持续发展提供了新的方向。
褐煤热解与气化反应特性的实验
对反应装置进行清洗和干燥， 确保实验结果的准确性
准备热解和气化所需的加热设 备、温度控制器、压力表等实
验器材
实验方案设计
确定实验条件，如温度、压力 、气氛等
设计实验步骤，包括褐煤的加 热速度、热解/气化温度的保 持时间、产物的收集和分析等 环节
制定实验安全措施，确保实验 过程不会对人员和环境造成伤 害
02
实验操作流程
褐煤热解实验操作流程
样品准备
选择具有代表性的褐煤样品，进行 破碎、筛分，以获得较小的颗粒尺 寸。
实验装置准备
搭建热解实验装置，包括加热炉、 温度控制器、气氛控制系统、热解 产物收集系统等。
实验操作
将样品放入加热炉中，控制加热速 度和气氛，记录热解过程中各个阶 段的温度、产物组成和产率。
反应机理
褐煤气化反应的机理主要包括气化、燃烧和还原等 步骤。其中，气化是褐煤气化反应的主要控制步骤 。
反应动力学模型
褐煤气化反应的动力学模型可以用 Arrhenius公式进行描述，该公式可以计算 褐煤气化反应的速率常数。
实验结果对比与讨论
反应动力学参数比较
褐煤热解和气化反应的动力学参数存在较 大差异。热解反应的活化能较低，速率常 数较大，表明热解反应更容易发生。而气 化反应的活化能较高，速率常数较小，表 明气化反应较难发生。
数据整理与分析
对实验数据进行整理、分析和建模 ，研究褐煤热解反应的动力学过程 和反应机理。
褐煤气化实验操作流程
样品准备
实验装置准备
选择具有代表性的褐煤样品，进行破碎、筛 分，以获得较小的颗粒尺寸。
搭建气化实验装置，包括加热炉、气氛控制 系统、蒸汽注入系统、气化产物收集系统等 。
实验操作
实验室条件下褐煤生物气生成的化学影响因素
实验室条件下褐煤生物气生成的化学影响因素王爱宽;秦勇;邵培【摘要】在实验室条件下,分别添加0.2 mol/L乙酸钠、0.2 moL/L甲酸和5mg/L酵母浸出液作为外源碳源,研究煤层本源菌作用下褐煤生物气生成潜力和生成过程中的化学影响因素.结果表明,软褐煤和硬褐煤中有机物质都能作为独立碳源生成生物气,软褐煤生成速率(0.18 mL/(g· d))大于硬褐煤(0.13 mL/(g· d)),其组分均主要由CH4和CO2组成.有机碳源的加入对褐煤生物气生成速率和气体组分影响各异.0.2 mol/L乙酸钠可以提前甲烷的初始生成时间,同时提高生成速率,显著增加CH4含量,但总体不会影响煤样本身产生的甲烷量;0.2 mol/L甲酸不仅可以激活产甲烷菌活性,而且可以有效增加褐煤生物气产量和CH4含量,且成熟度低的软褐煤增加的效果更明显;5 mg/L酵母浸出液对产甲烷茵有抑制作用.氯仿沥青A含量高可能是导致软褐煤生物气产率高的主要原因;DOC对褐煤生物气生成影响不大.研究认为煤基质中底物可利用性和外源有机碳源类型是影响地下煤层中甲烷生成的重要因素.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2016(041)004【总页数】6页(P948-953)【关键词】煤层气;生物气;气体组分;化学影响因素【作者】王爱宽;秦勇;邵培【作者单位】中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221116;中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏徐州221116;中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221116;中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏徐州221116;中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221116;中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏徐州221116【正文语种】中文【中图分类】P618.11当前，国内外对天然气资源的开发和利用越来越重视。
2004—2030年，美国天然气消耗量预计从634.3×109 m3增长到761.7×109 m3[1]。
煤炭地下气化产气成分
煤炭地下气化产气成分煤炭地下气化是一种将煤炭在地下进行气化反应，生成可燃性气体的技术。
与传统的煤炭开采和地面气化相比，煤炭地下气化具有更高的能源利用效率和更少的环境影响。
本文将探讨煤炭地下气化的产气成分及其相关特性。
一、煤炭地下气化的基本原理煤炭地下气化的基本原理是将煤炭与氧气、水蒸气等气化剂在地下进行部分氧化反应，生成以甲烷为主要成分的可燃性气体。
气化反应的温度和压力条件对产气成分具有重要影响。
二、煤炭地下气化的产气成分1.甲烷（CH4）甲烷是煤炭地下气化生成的主要可燃性气体，其含量通常占产气总体积的50%以上。
甲烷是一种无色、无味、无毒的气体，具有较高的热值和燃烧效率。
1.二氧化碳（CO2）二氧化碳是煤炭地下气化生成的另一种重要气体，其含量通常仅次于甲烷。
二氧化碳是一种温室气体，对气候变化具有重要影响。
在煤炭地下气化过程中，二氧化碳的排放可以通过捕获和储存技术（CCS）进行减排。
1.氢气（H2）氢气是煤炭地下气化生成的另一种可燃性气体，其含量相对较低，但具有较高的热值和燃烧效率。
氢气可以用于燃料电池等清洁能源领域，具有广泛的应用前景。
1.一氧化碳（CO）一氧化碳是煤炭地下气化过程中生成的一种有毒气体，其含量通常较低。
一氧化碳的生成与气化反应的温度和压力条件有关，可以通过优化工艺参数进行控制。
1.其他微量气体除了上述主要成分外，煤炭地下气化产气中还含有一些微量气体，如硫化氢、氮氧化物等。
这些微量气体的含量通常较低，但对环境和人体健康具有一定的影响，需要进行有效的控制和处理。
三、煤炭地下气化产气成分的影响因素1.煤炭类型：不同类型的煤炭具有不同的化学组成和结构特性，从而影响气化反应的速率和产气成分。
例如，高阶煤（如无烟煤）通常具有较低的反应活性和甲烷生成率，而低阶煤（如褐煤）则具有较高的反应活性和甲烷生成率。
2.气化剂类型：不同的气化剂（如氧气、水蒸气等）对气化反应的路径和速率具有重要影响，从而影响产气成分。
煤炭的气化特性及其应用前景分析
煤炭的气化特性及其应用前景分析煤炭是一种重要的能源资源，具有丰富的储量和广泛的应用领域。
然而，煤炭的燃烧产生的二氧化碳排放成为全球关注的环境问题。
为了有效利用煤炭资源并减少环境污染，煤炭气化技术应运而生。
本文将从煤炭的气化特性及其应用前景两个方面进行分析。
一、煤炭的气化特性煤炭气化是指将煤炭在高温和高压条件下与气体反应，生成可燃气体的过程。
煤炭气化的特性主要包括气化反应、气化产物和气化动力学。
1. 气化反应：煤炭气化反应是一个复杂的过程，包括干燥、热解、燃烧和裂解等多个阶段。
其中，热解是最重要的步骤，通过热解反应，煤炭中的有机物质被分解为气体和固体残渣。
不同类型的煤炭在气化过程中会产生不同的气化产物。
2. 气化产物：煤炭气化的主要产物包括一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷等。
其中，一氧化碳和氢气是重要的工业原料，可用于合成合成气、合成油和合成化学品等。
而二氧化碳和甲烷则是温室气体，对全球气候变化有重要影响。
3. 气化动力学：煤炭气化的动力学过程受到温度、压力、反应速率等因素的影响。
高温和高压条件下，气化反应速率加快，气化效率提高。
因此，控制气化条件对于提高气化效率和产物质量具有重要意义。
二、煤炭气化的应用前景煤炭气化技术具有重要的应用前景，主要体现在以下几个方面：1. 清洁能源转化：煤炭气化可以将煤炭转化为可再生能源，如合成气、合成油等。
这些清洁能源具有高热值、低污染和多样化的用途，可以替代传统石油和天然气资源，减少对化石能源的依赖，降低环境污染。
2. 化学品合成：煤炭气化产生的一氧化碳和氢气可用于合成化学品，如合成甲醇、合成氨等。
这些化学品是工业生产的重要原料，广泛应用于化工、医药、农药等领域，具有巨大的经济和社会效益。
3. 二氧化碳减排：煤炭气化过程中产生的二氧化碳可以进行捕集和封存，减少大气中二氧化碳的排放。
这对于应对全球气候变化具有重要意义，可以帮助实现减排目标。
4. 煤炭资源利用：煤炭气化技术可以有效利用煤炭资源，提高能源利用效率。
褐煤的煤气化技术
( 3)由于大颗粒煤难以流化, 覆盖在炉箅上,可能引 起炉箅处结渣, 但如果入炉煤粒度太小,又容易被 气流从炉顶带出, 气化不彻底。 ( 4 ) 流化床气化技术要求煤中水分小于8% ~ 12% 。 ( 5) 流化床气化技术要求煤灰分尽量小于25% 。 这主要是从经济上考虑, 虽然灰分含量高达40% 的煤也能在流化床气化炉内气化, 但过高的灰分 会使气化效率降低, 能量消耗增大, 从而降低了经 济效益。
由于褐煤具有水分高, 发热量低, 挥发分高, 在空气中易风化、 碎裂、自燃, 遇水容易泥化等特点, 因此在进行分选时应注 意以下几点 : ( 1)要采用大型选煤设备, 要减少褐煤分选过程中的滞留时 间, 减少褐煤在分选过程中的碎裂环节; ( 2)褐煤洗选加工时, 尽量减小贮煤场地; ( 3)采用不易粘连的耐磨材料做料仓及溜槽衬里, 同时应加 大各溜槽及贮仓的倾角。
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褐煤的综合利用应根据褐煤质量性能、产品 市场定位，选择相应的褐煤加工技术，可以 探讨以下几个途径： 1．采用中低温干馏工艺制取高品质还原剂， 即制取半焦，优质半焦灰低、硫低、磷低、 活性高、固定碳含量高、比电阻大，在电石、 铁合金、化工造气等行业作为生产原料能完 全代替焦炭，且能起到节能降耗,提高下游产 品品质的作用；粉焦可以制取炭质吸附剂， 这种活性炭产品以大、中孔为主，不仅对硫 的吸附容量大，而且适合处理各种工业污水。
2、褐煤的脱水干燥
由于褐煤的水分极大地影响其热值, 近年来人们 对褐煤的干燥问题给予了极大地关注。但是由于 褐煤属于高挥发分煤类, 燃点低、易热爆, 应限制 传统滚筒式、洒落式等高温接触式干燥方式的使 用, 近年来鉴于国内外一些低温气流式干燥方式 的研发。 3、褐煤的型煤和型焦加工 为了改善褐煤存储和运输, 由于水分和易自燃等 方面存在的不利因素, 对褐煤进行冷压成型或热 压成型等加工方式应该值得研究和关注, 也可根 据用户需要进一步生产型焦, 以扩大褐煤的使用 领域。
褐煤利用的影响因素及解决方法
褐煤利用的影响因素及解决方法‘’褐煤利用的影响因素及解决方法杨兆海（中国矿业大学化工学院,化工10-4班,学号：06102631）摘要：褐煤是煤化程度最低的煤种，它是泥炭沉积后经脱水、压实转变为有机生物岩的初期产物，因外表呈褐色或暗褐色而得名。
我国的褐煤资源丰富，已探明的保有储量达1303 t，约占全国煤炭储量的17%，在我国煤炭资源中占有重要地位。
我国的褐煤平均水分在30%左右综述褐煤的利用现状、影响因素及有效解决办法，比如褐煤热解、褐煤液化、褐煤气化、褐煤生产腐植酸、褐煤的三高一低、褐煤的干燥等。
关键词：褐煤；利用Abstract: Lignite is the lowest degree of coalification coal, it is after peat deposits by dehydration, compacted into organic biological rock the early stages of the product, because of surface brown or dark brown. Our country is rich in coal resources, has proven reserves of 1303 t, about 17% of the national coal reserves, occupies an important place in the coal resources in our country. Average moisture lignite in China at 30% utilization of lignite is summarized in this paper, influence factors and effective solutions, such as coal pyrolysis, coal liquefaction, lignite gasification, lignite humic acid production, 3 tall one low, lignite drying lignite.Key words: lignite; utilization1褐煤的综合利用1.1褐煤液化煤的液化主要分为直接液化和间接液化，用以把固体燃料煤炭通过一定的化学加工工艺加工成汽油柴油等液态优质燃料。
煤炭气化原理
煤炭气化原理一、引言煤炭气化是一种将煤炭转化为合成气的技术，通过高温和缺氧环境下的反应使煤炭中的有机物发生热解、干馏、燃烧等化学变化，产生一种含有一氧化碳和氢气的混合气体，称为合成气。
本文将对煤炭气化的原理进行全面、详细、完整且深入地探讨。
二、煤炭气化的基本反应煤炭气化的主要反应可以分为三个步骤：热解、干馏和燃烧。
2.1 热解煤炭在高温下分解，释放出挥发性物质和焦炭。
这个过程称为热解反应。
热解主要由以下三个步骤组成： 1. 原煤脱水：煤炭中的水分在高温下蒸发。
2. 碳氢化合物分解：煤炭中的碳氢化合物（如烃类）在高温下发生热解，产生小分子气体和炭质残留物。
3. 炭质残留物退变：煤炭中的炭质残留物在高温下发生退变，产生焦油和焦炭。
2.2 干馏在热解的基础上，进一步进行干馏反应。
干馏是指将挥发性物质和焦炭分离的过程。
干馏过程主要包括以下几个步骤： 1. 挥发性物质分离：将挥发性物质（包括一氧化碳、二氧化碳、水蒸气、重烃等）从煤中分离出来。
2. 固体焦炭生成：将挥发性物质分离后得到的残渣进一步热解，生成固体焦炭。
2.3 燃烧燃烧是指将产生的一氧化碳（CO）和水蒸气（H2O）与外部供气中的氧气（O2）反应，产生二氧化碳（CO2）和热能的过程。
煤炭气化中的燃烧反应主要包括以下几个步骤： 1. 供气：将外部的氧气供应到煤炭气化反应器中。
2. 氧化反应：一氧化碳与氧气发生氧化反应，生成二氧化碳。
3. 氢化反应：水蒸气与一氧化碳发生氢化反应，生成二氧化碳和水。
4. 燃烧释能：燃烧反应放出的热能可以用于产生蒸汽、发电等。
三、煤炭气化的影响因素煤炭气化过程受到许多因素的影响，主要包括以下几个方面：3.1 温度温度对煤炭气化速率和产物组成有显著影响。
较高的温度可以促进煤炭中的碳氢化合物热解和干馏反应，加快气化反应速率。
同时，高温条件下还有利于催化剂的活性和稳定性。
3.2 压力压力对气化反应的平衡和速率同样具有重要影响。
褐煤气化技术
褐煤气化技术研究一、引言大力发展煤化工是我国未来能源发展的主要趋势，煤化工涉及煤的焦化、气化、液化以及煤化工制品等多个领域，随着科技进步和技术的不断成熟，煤的洁净化、高效燃烧、联合循环发电、干熄焦、炼焦过程自动化、煤炭气化以及环保洁净能源为主的煤化工能源技术越来越得到广泛的重视和应用。
与其它国家相比，我国的烟煤、无烟煤等优质煤炭资源储量比较丰富，但作为不可再生能源，已被充分利用，走向枯竭是必然趋势。
而褐煤是一种煤化程度仅高于泥炭的煤炭资源，据不完全统计，中国褐煤储量达2118亿t，探明储藏量达1280亿t。
对烟煤、无烟煤进行保护性开采利用，发展褐煤气化技术、拓展褐煤开发利用空间是当前我国节能技术政策优先发展的方向之一。
在我国，褐煤主要集中在内蒙古东部、黑龙江、吉林、辽宁和云贵高原等地区，其中内蒙古褐煤储量近2000亿t，云南昭通褐煤储量约81.58亿t。
褐煤占中国煤炭储量的1/8，在中国煤炭资源中占有重要地位。
国内外对褐煤利用技术的研究比较广泛和深入，涉及到褐煤初加工、褐煤燃烧、褐煤液化、褐煤热解与炼焦、褐煤非燃料利用、褐煤共伴生资源及其加工利用等方面的内容。
随着各国政府对能源和生态环境的日益重视，合理、有效、洁净地利用褐煤是褐煤利用技术的发展方向。
目前世界能源供求发生变化，人们希望从廉价的褐煤中取得洁净能源以保护环境。
在这种情况下，褐煤气化有着较广阔的发展前景。
针对水资源相对短缺的地区，如内蒙古自治区的锡林郭勒，不能满足大规模建设煤化工项目的用水。
而褐煤气化是一种最洁净的煤炭利用技术，能够避免煤直接燃烧的污染。
因此，引进褐煤地上地下气化新技术（示范项目），待试验成功后大规模推广可大大提升煤炭的清洁高效综合利用，实现“高碳能源、低碳发展”的目标，对于充分利用褐煤资源有着重要而深远的意义。
目前应用的煤气化技术有三种，即美国比克比地上闪蒸气化技术和英伦金桥、中节能地下气化技术。
试验项目有四项，分别是苏尼特碱业褐煤半焦油清洁利用（采用比克比技术）中试项目、锡市广厦比克比地上气化项目、英伦金桥地下气化项目和中节能地下气化项目。
褐煤的气化技术简析
褐煤的气化技术简析适用于褐煤的气化技术简析适用于褐煤的气化技术简析褐煤具有水分大、发热量低、化学反应性好、易燃易碎等特点，不利于直接燃烧和运输，发展煤化工项目，进行就地转化是一个比较好的选择。
大规模煤气化是现代新型煤化工的龙头，合成气可以用于生产各种下游产品。
结合国家发改委提出的现代煤化工重点示范项目，包括煤制油、煤制烯烃、煤制天然气等，如何根据褐煤的特点，选择合适的煤气化技术，保障煤化工装置的高效和平稳运行，保证项目的经济性，成为业主广泛关注的重点问题。
目前主流煤气化技术主要分为固定床、流化床和气流床三大类，下面分别根据三类气化技术的特点和应用现状分析其在褐煤气化上的适用性。
固定床气化炉固定床气化炉要求入炉煤有较好的热稳定性和较高的抗碎强度，并使用粒度5毫米以上的粒煤。
尤其在使用年轻褐煤时，由于煤的热稳定性比较差，需要考虑将其加工成型煤。
褐煤用于固定床加压气化，在我国已有超过30年的历史。
目前应用最广泛的固定床气化炉主要是鲁奇炉，包括其各种改进型号。
国内的生产实践表明，褐煤用于固定床气化炉完全可行。
固定床气化技术在不断前进和发展。
德国泽玛克清洁能源有限公司BGL煤气化技术采用液态排渣，综合了固定床气化与熔渣气化技术的长处，与固态排渣气化炉相比其蒸汽用量和气化废水大幅度减少。
赛鼎工程公司正在开发以CO2替代水蒸气作为气化剂，从而可以充分利用原料褐煤中的水分进行CO变换，同样可以大幅降低废水排放。
鲁奇已经宣布其新型FBDB气化技术重返中国，并将推进其在煤制合成天然气等领域的应用。
流化床气化炉流化床气化通过流化状态增强气化炉的传热和传质，从而改善气化效率和气化速度。
由于流化床气化时床层温度相对较低，因此适合于反应活性高的煤种，例如褐煤和其他低阶煤。
对原料的粒度一般要求为0.5~6mm。
与固定床气化炉一样，流化床气化炉同样可以接受水含量较高的原料煤，其对褐煤的气化效果已经得到验证。
2009年10月，埃新斯（枣庄）新气体有限公司采用美国综合能源系统有限公司SES气化技术试烧了3500吨内蒙古白音华褐煤，入炉煤水含量高达26%。
煤炭地下气化工艺危险有害因素的辨识与分析
ｃｏａｌ－ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｐｏｗｅｒ（ＵＣＧ）
２ 煤炭地下气化工艺主要危险有害因 素的辨识与分析
在对煤炭地下气化项目进行安全评价过程中， 需要对其主要危险 有 害 因 素 进 行 辨 识 与 分 析，主 要 包 括 物 料 性 质 、厂 址 条 件 及 总 平 面 布 置 、地 下 气 化 过 程 、制 氧 过 程 、煤 气 净 化 及 储 存 和 输 送 过 程 与 生 产 工 艺测控系统等方面的危险有害因素的辨识和分析， 现分述如下：
Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｈａｚａｒｄｓ ａｎｄ Ｄａｎｇｅｒｏｕｓ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｃｏａｌ－ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｐｏｗｅｒ
ＧＵＯ Ｚｈａｎ１，ＬＩ Ｌｉ １，ＳＨＡＮＧ Ｙｉ－ｆａｎ２ （１．Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｚｈｏｎｇｚｈｉａｎ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｓａｆｅｔｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ
第 １８ 卷 ２ ０ １ １年
Hale Waihona Puke 第６期 １１ 月安全与环境工程
Ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
ＶＮｏｏｌｖ．．１８ ２Ｎ０ｏ１．６１
煤炭地下气化工艺危险有害因素的辨识与分析
郭 湛１，李 力１ 商一帆２
（１．深圳中质安质量安全技术评价中心有限公司，深圳 ５１８０５７；２．北京科技大学，北京 １０００３２）
０ 引 言
煤炭地下 气 化 （ＵＣＧ）是 有 别 于 传 统 采 煤 工 艺 的一种理想的采煤 方 法，它 是 将 处 于 地 下 的 煤 炭 进 行有控制的燃烧，通 过 热 作 用 及 化 学 作 用 而 产 生 的 可燃气体输出地面的一种能源采集方式。煤炭地下 气化可以最大限度 地 利 用 煤 炭 资 源，输 出 的 煤 气 产 品 属 于 洁 净 能 源 ，可 以 广 泛 应 用 于 发 电 、煤 化 工 和 燃 气供应 。 ［１］ 煤炭地 下 气 化 技 术 在 安 全、环 保 和 经 济 方面都具有明显的 优 势，因 此 积 极 探 索 研 究 和 推 广 煤炭地下气化技术，无 论 从 提 高 煤 炭 资 源 利 用 率 角 度 、还 是 从 社 会 经 济 发 展 和 国 家 能 源 安 全 角 度 考 虑 ， 都是非常必要的 。 ［２］
煤炭性质对气化的影响_Word_文档
煤炭性质对气化的影响﹙讲课稿﹚煤是由植物残骸经过复杂的生物化学作用和物理化学作用转变而成的，这个转变过程叫做植物的成煤作用。
一般认为，成煤过程分为泥炭化阶段和煤化阶段两个阶段。
不同煤种的组成和性质相差是非常大，即使是同一煤种，由于成煤的条件不同，性质差异也较大。
煤结构、组成以及变质程度之间的差异，会直接影响和决定煤炭气化过程工艺条件的选择，也会影响煤炭的气化结果，如煤气的组成和产率，灰渣的熔点和粘结性以及焦油的产率和组成等。
第一节煤种对气化的影响根据气化用煤的主要特征，将气化用煤大致分为以下四类第一类，气化时不粘结也不产生焦油，代表性原料有无烟煤、焦炭、半焦和贫煤。
第二类，气化时粘结并产生焦油，代表性原料有弱粘结或不粘结烟煤。
第三类，气化时不粘结单产生焦油，代表性原料有褐煤。
第四类，以泥炭为代表性原料，气化时不粘结，能产生大量的甲烷。
一、气化用煤的主要特性1.无烟煤、焦炭、半焦和贫煤这类原料气化时不粘结，不会产生焦油，所生产的煤气中只含有少量的甲烷，不饱和碳氢化合物极少，但煤气热值较低。
2.烟煤这种煤炭气化时粘结，并且产生焦油，煤气中的不饱和烃、碳氢化合物较多，煤气的净化系统较复杂，煤气的热值较高。
3.褐煤气化时不粘结但产生焦油。
褐煤是变质程度较低的煤，加煤时不产生胶质体，含有较高的内在水分和数量不等的腐植酸，挥发份高，加热时不软化，不熔融。
4.泥炭煤泥炭煤中含有大量的腐植酸，挥发份产率近70％左右。
气化时不粘结，但产生焦油和脂肪酸，所产生的煤气中含有大量的甲烷和不饱和碳氢化合物。
二、不同煤种对气化的影响1、对煤气的组分和产率的影响﹙1﹚发热值与组成发热值的概念：指标准状态下一立方米煤气在完全燃烧时所放出的热量。
高发热值：燃烧产物中的水分以液态形式存在称高发热值。
低发热值：水也气态形式存在称低高发热值。
在各种相同的操作条件下，不同的煤种所产煤气的发热值不同，组成也不同。
例如，以年轻的褐煤为气化原料，所生产的煤气甲烷含量高，发热值比其他煤种都高﹙这是由于褐煤的挥发份高、变质程度低，煤气中的干馏气比例大，而干馏气的甲烷含量高，有利于甲烷的生成﹚。
浅析影响煤气化的因素
浅析影响煤气化的因素摘要：煤的气化过程实质上就是通过控制供氧量，使煤通过部分氧化反应，转化成具有一定潜在化学能的气体燃料的过程。
煤的气化技术可以说是未来煤洁净利用技术的基础，被认为是最清洁的煤转化利用方式，他能够达到充分利用煤炭资源的目的。
关键词：煤的气化煤化程度内在矿物质煤焦孔隙结构催化剂煤岩显微组分煤的气化过程是一个热化学过程，它以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧空气或纯氧气）、水蒸气或氢气为气化剂，在高温下，通过部分氧化反应将原料煤从固体燃料转化为气体燃料的过程。
煤的气化过程实质上就是通过控制供氧量，使煤通过部分氧化反应，转化成具有一定潜在化学能的气体燃料的过程[1]。
煤的气化技术可以说是未来煤洁净利用技术的基础，被认为是最清洁的煤转化利用方式。
同时，煤的气化产物在电力生产、城市供暖、燃料电池、液体燃料和化工原料合成等方面有着极其重要的应用，能够达到充分利用煤炭资源的目的，因而煤的气化技术也就理所当然地成为未来洁净煤技术中的核心。
从物理化学过程来看，煤的气化包括以下几个阶段：煤炭干燥脱水、热解脱挥发份、挥发份和残余碳（或半焦）的气化反应[2]。
在整个过程中，当煤粒温度升高到350～450℃时，开始发生煤的热解反应，有挥发份（焦油、煤气）析出，从宏观上看，煤的热解反应如下：煤→CH4+CMHN+焦油+（CO、H2S、H2）+焦炭或半焦煤的气化反应是热解生成的挥发份、残余焦炭颗粒与气化剂发生的复杂反应。
与燃烧过程中保持一定量的氧气相反，气化反应是在缺氧状态下进行的，因此煤气化反应的重要产物是可燃性气体CO、H2和CH4，小部分CO2，可能还有少量的水。
煤中存在的其他元素如硫、氮等，能够与还原性气化剂发生反应生成H2S、COS、N2、NH3以及HCN等污染物，在较温和的气化温度下(小于650℃)，气化煤气中还会含有一定量未分解的焦油和酚类物质等。
虽然这些物质量很少，但将直接影响后续的煤气净化和提纯加工过程，因此，必须尽量除去。
褐煤热解与气化反应特性的实验研究
褐煤热解与气化反应特性的实验研
究
褐煤是一种在许多国家被广泛使用的燃料，其热解和气化过程可以获得可再生能源和化学产品。
为了更好地了解褐煤的热解和气化反应特性，许多研究对这些过程进行了实验室试验。
在热解方面，研究人员通常采用恒温热解实验，以评估副产品的产量和反应动力学。
一项研究表明，随着热解温度的升高，褐煤的氢气和甲烷的产量增加，但异构化、重聚合和炭化的副反应也变得更为显著。
此外，研究还发现，具有较高含挥发分的褐煤样品更易于发生热解反应，并且产量也更高。
另一方面，气化实验通常使用不同类型的气化剂，如氧气、水蒸气和二氧化碳，以评估不同反应条件下的产物和反应动力学。
多数研究表明，添加水蒸气气化剂可以提高产物的甲烷和氢气，而添加氧气和二氧化碳则会导致更高的CO和CO2产量。
此外，热力学分析还确定了气化过程中化学反应的限制步骤，这有助于优化反应条件和产品选择。
除热解和气化反应特性外，研究还探索了褐煤样品的微结构性质和矿物成分对反应的影响。
例如，研究人员发现，褐煤中的矿物成分具有加速其热解和气化反应的作用。
另一方面，样品的孔隙结构和孔径分布也影响了反应特性和产物分布。
综上所述，褐煤的热解和气化反应特性是一个复杂的过程，受到反应条件、煤质性质和煤样品的微结构性质等因素的影响。
实验室试验可以为研究人员提供理解这些过程的深入知识，以便更好地利用褐煤作为可再生能源和化学品的资源。
煤热解反应过程及影响因素
煤热解反应过程及影响因素煤热解是指在高温条件下，煤在缺氧或有限氧气条件下发生化学反应，产生一系列气体、液体和固体产物的过程。
煤热解是煤转化为高附加值产品的关键步骤之一，可以产生煤气、焦油和煤焦等。
煤热解过程主要可以分为三个阶段：预热、气化和焦化。
1. 预热阶段：煤在较低温度下被加热，使其吸热并升温，煤内部的结构开始发生变化。
2. 气化阶段：煤在高温下与气体、蒸汽、氢等反应，产生气体和液体产品。
气化反应可以分为两种主要类型：焦化反应和脱氢反应。
焦化反应主要产生固体碳质产物，脱氢反应主要产生气体和液体产物。
3. 焦化阶段：煤中的可燃组分在高温下发生燃烧反应，产生煤焦和灰渣。
煤焦可以作为冶金和化工原料，灰渣是煤中的无机物残留产物。
煤热解过程受到多种因素的影响，下面列举了一些主要因素：1. 温度：温度是煤热解过程中最重要的影响因素之一。
较低温度下，主要产生液体产品；较高温度下，主要产生气体产品。
2. 压力：增加压力可以促进气化反应，提高气化产率。
但过高压力会增加设备成本和能源消耗。
3. 反应时间：煤热解的反应时间可以影响产品的生成以及产率。
较长的反应时间可以使得反应达到较充分，但同时也会增加设备运行成本。
4. 煤种类：煤的种类也会对煤热解的产物有所影响。
不同类型的煤在热解过程中会产生不同的气体和液体产物。
还有其他因素对煤热解过程有一定影响，如煤粒度、气氛中的气体成分（如CO2、H2O 等）、反应物的比例等都会对煤热解的产物有一定影响。
煤热解是煤转化的关键一步，煤的种类、温度、压力、反应时间等因素会对煤热解的产品有一定影响。
煤热解的研究有助于提高煤能源利用率，发展清洁能源和高附加值产品。
煤热解反应过程及影响因素
煤热解反应过程及影响因素煤热解是指将煤在高温和缺氧的条件下进行加热分解的过程。
在煤热解过程中，随着温度的升高，煤的结构会发生改变，从而产生各种气体、液体和固体产物。
本文将介绍煤热解的反应过程以及影响因素。
煤热解的反应过程可以分为三个阶段：干馏、气化和炭化。
在干馏阶段，煤中的挥发分开始脱除，产生气体和液体产物。
在气化阶段，煤中的碳氢化合物继续分解，产生大量的气体，包括一氧化碳、二氧化碳和氢气等。
在炭化阶段，煤中的残留物开始裂解，产生固体炭和焦炭。
1.温度：温度是影响煤热解过程的主要因素之一。
较高的温度可以加快煤的结构改变和分解反应的进行。
在不同的温度下，煤的反应产物和产率也会有所不同。
2.煤种：不同种类的煤在热解过程中具有不同的特性和反应行为。
无烟煤和褐煤在热解过程中会产生较少的焦炭和较多的气体产物。
煤种的选择对于煤热解过程的结果至关重要。
3.压力：压力可以影响煤热解过程中气体产物的生成和分布。
较高的压力可以促进气体生成的速率和产量。
4.反应时间：反应时间是指煤在热解过程中所停留的时间。
较长的反应时间可以增加煤的分解程度，产生更多的气体和液体产物。
反应时间对于煤热解的产物分布和产率具有重要影响。
5.催化剂：催化剂的添加可以改变煤热解的反应路径和产物分布。
一些催化剂可以促进煤的分解和气体产物的生成。
煤热解是一种复杂的反应过程，受到多种因素的影响。
通过对这些因素的控制和调节，可以实现对煤热解反应的控制和优化，提高对煤热解产物的利用效率。
煤热解反应过程及影响因素
煤热解反应过程及影响因素煤热解反应是煤在高温下分解产生气体、液体和固体等产物的化学过程。
煤热解过程受多种因素的影响，包括煤的性质、反应温度和反应时间等。
下面将详细介绍煤热解反应过程及其影响因素。
1. 煤热解反应过程煤热解反应可分为两个阶段：干馏和气化。
干馏是指煤在没有外源热量的条件下分解产生焦炭、气体和一小部分液体。
气化是指煤在外源热量作用下与气体反应，生成可燃气体。
煤热解过程可以通过实验室试验或工业设备进行。
2. 影响因素（1）煤的性质：煤的性质对热解反应有较大影响。
煤的挥发分含量越高，反应时产生的气体和液体产物越多。
煤的结构也会影响热解过程，具有较高芳香环含量的煤更容易进行干馏反应。
（2）反应温度：反应温度是影响煤热解反应的重要因素。
在较低的反应温度下，只有干馏反应发生，并产生一小部分液体产物。
随着温度的升高，气化反应逐渐增加，气体产物的生成增加。
（3）反应时间：反应时间指热解过程中煤与高温条件接触的时间。
一般来说，反应时间越长，煤受热程度越高，产物的生成率也越高。
但是过长的反应时间会导致气体产物的热解成焦炭和结构复杂的大分子物质，使得气体产物的质量下降。
（4）反应气氛：反应气氛对煤热解反应有重要影响。
一般而言，煤在惰性气氛中的热解活性较弱，而在氧气存在的条件下，煤更容易进行气化反应，产生有用的气体。
（5）催化剂：添加适量催化剂可以促进煤热解反应，提高气体和液体产物的生成率。
常用的催化剂包括金属催化剂和酸性催化剂等。
（6）煤的粒度：煤的粒度对热解反应也有一定的影响。
较细的煤颗粒更容易受热，热解反应更为彻底。
粗颗粒煤热解反应的速率较慢。
煤热解反应受到煤的性质、反应温度、反应时间、反应气氛、催化剂和煤的粒度等因素的影响。
通过调控这些因素，可以优化煤热解反应过程，提高气体产物的质量和产率，为煤的高效利用提供技术支持。
褐煤流化床气体特性探究
4.1温度对气化结果的影响
用云南褐煤在试验装置上进行了气化试验。由图1可见，固定煤的粒径为0.85mm和给水量为1.62ml/min和空气流量为1.44L/min，温度在750-950℃范围内，随着温度的升高，气化产物中H2、CO均增加并且前者增加更快，CO2的体积分数稍有减小。CO体积分数的快速增加，一方面高温下促进了反应 使得CO的体积分数有所增加；另一方面是温度的增加使得焦油和烃类的二次裂解进行彻底，产生了更多的CO。H2的体积分数的增加只要来自与烃类成分的裂解反应和芳环的缩合反应，除此之外温度升高也促进了水蒸气的分解反应 、 使得氢气的产量有所提升。由图2和图3可见，随着温度的升高，碳转化率、冷煤气热值和产气率都在增加且增加的速率比较快，H2/CO的比率开始稍有减小随后有所增加但总体变化量比较小。温度升高可以改善气化炉内的动力学条件，加快反应速率；同时高温有利于煤中碳原子的活化，使更多的碳原子参与反应，因此温度的升高有利于碳转化率、冷煤气热值和产气率的提高；由（3）式可知水蒸气的变换反应和CO2的还原反应对H2/CO的比率影响较大，温度升高促进变换反应的进行同时也促进了还原反应的进行，因此H2/CO的比率有所降低。
由图6和图7可见，随着粒径的增加，碳转化率、冷煤气热值、产气率和H2/CO的比率都在减小。由以上分析可知煤的粒径越小，气煤接触面积就越大，反应面积变大也促进气化反应的进行，随着煤粒径的增大，煤颗粒表面灰分对气化反应起到一定的抑制作用，因此粒径的增加对碳转化率、冷煤气热值和产气率的提高起到抑制作用。
4.3空气煤比与蒸汽煤比对气化结果的影响
由图7可见，固定温度为900℃、粒径为0.85mm，给水量在1.62-2.70ml/min、空气流量在0-1.44L/min范围内。随着给水量的增减和空气流量的减少，煤气中H2百分含量在增加，CO和CO2的含量有所减小但减小幅度较小。给水量由1.62ml/min增至2.70ml/min，先促进 、 等两个反应的进行，另一方面反应炉内水分子数量的增加也会促进煤颗粒和水蒸气的流化混合使两者更好的接触反应，因此，煤气中H2百分含量在增加。空气流量由0增至1.44L/min，促进了 、 等两个反应的进行，因此，CO和CO2的含量有所减小。
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收稿日期:2000-03-20
作者简介:陈永国(1976-),男,昆明理工大学冶金系硕士,主要从事能源研究与开发工作。
褐煤气化及其影响因素分析
陈永国,郭森魁,何 屏
(昆明理工大学冶金系热能工程研究室,云南昆明650093)
摘 要:综述了国外有关褐煤气化影响因素的试验研究成果,并对各种影响因素进行了分析,提出了促进褐煤气化的一些建设性意见。
关键词:褐煤;气化;影响因素
中图分类号:TQ54 文献标识码:A 文章编号:1004-3950(2001)01-0007-02
The Analysis of Lignite Gasification and Its Affecting Factors
CHEN Yong -guo,GUO Sen -kui,HE Ping
(Department of Metallurgy ,Kunming Universi ty of Science and Technology,Kunming Yunnan 650093,China)Abstract:The overseas experimental studies on affecting factors durin g the gasification of ligni te are summarized in this paper.The author analyzes various affecting factors and puts forward some constructive opi nion on promoting the gasification of lignite.Keywords:lignite;gasification;affecting factor
1 引 言
中国褐煤探明储藏量达1280亿t,主要集中在内蒙古、黑龙江、吉林、辽宁及云南等省区。
褐
煤占中国煤炭储量的1/8,在中国煤炭资源中占有重要地位。
国内外对褐煤利用技术的研究比较广泛和深入,涉及到褐煤初加工、褐煤燃烧、褐煤液化、褐煤热解与炼焦、褐煤非燃料利用、褐煤共伴生资源及其加工利用等方面的内容。
随着各国政府对能源和生态环境的日益重视,合理、有效、洁净地利用褐煤是褐煤利用技术的发展方向。
目前世界能源供求发生变化,人们希望从廉价的褐煤中取得洁净能源以保护环境。
在这种情况下,褐煤气化有着较广阔的发展前景。
2 褐煤气化的影响因素
211 热解条件
褐煤气化包括两个步骤:首先进行初步热解制得焦炭、焦油及煤气,然后发生焦炭的气化反应。
控制焦炭反应性的因素有:活化点的浓度、活化点接近气化剂的难易程度以及无机矿物杂质的催化作用。
这些因素取决于煤的等级和热解条件,亦即最终热解温度、反应时间及升温速率。
目前,人们还不是十分清楚升温速率对焦炭反应性的影响。
对木材试样进行快速碳化得到的焦炭,其反应性比在相同终温下的慢速碳化得到焦炭的高。
然而,煤碳化步骤中的升温速率对焦炭的反应性无显著的影响,在慢速升温条件下制得的焦炭具有稍高的反应活性。
从动力学观点对碳与水蒸汽和CO 2反应进行分析,发现在低升温速率下制得的焦炭具有更高的反应速率。
212 矿物质
低阶煤中含有较高的无机矿物成分,这些矿物成分在气化反应中有一定的催化作用。
当主要的挥发物质从煤结构中释放出来之后,这些矿物质对于次级热解反应继续起积极的催化作用。
一般说来,在煤基质中的无机矿物质的催化活动取决于它们的浓度、散布状态及化学形式。
煤中的碱及碱金属元素(Li 、K 、Na 、Ca 、Ba 等)影响着焦炭的反应性,尤其是对于从低阶煤制得的焦炭。
这些元素的散布程度越高,焦炭的反应性越高。
在所有这些金属元素中,钙具有最大的催化作用,而镁的催化作用最小。
褐煤气化反应速率随着钙含量的增加而直线上升。
低阶煤的气化反应性主要受无机成分的催化作用控制。
然而,随着热解加剧,金属元素的部分催化作用将失效。
专论与综述
2001¹
能源工程
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213褐煤性质
褐煤性质对气化反应有较大的影响。
褐煤的高位发热值、粒度、O/C比以及炭的反应活性决定着气化反应中的碳转化率。
另一方面,褐煤的高位发热值、挥发分含量及水分对气化反应温度有影响。
并且,气化反应温度不同导致产气组分也不同,如较高的气化反应温度将使得产气成分中H2、CO浓度增大。
褐煤的水分一般比较多,在其加工过程中不可避免地要受其影响。
含有不同水分的煤在热解过程中,得到的产品组成及产量不同,蒸发出来的水分对半焦多孔结构的形成也要产生一定的影响。
对于活性炭的催化气化以及在催化剂存在条件下铁矿石的碳热还原反应,活性炭的粒度为162L m时是最佳的。
214气化反应器的操作参数
在设计并运行新型气化反应器时,常要调整操作参数,使其达到最优化状态。
其中,操作压力及产气组分两个参数在气化生产中起着重要作用。
有人对产气的阻滞化作用进行了研究,他们在加压流化床气化反应器上对泥煤进行了两组试验,分别选取两种气化剂,一种为水蒸汽+产气H2、CO,另一种为C O2+产气H2、C O。
在两组试验当中,气化反应速率均随着操作压力的增加而下降,但以水蒸汽作为气化剂时的气化反应速率略高一些。
3对褐煤气化的几点思考
(1)近年来,一些大型露天煤矿(如伊敏河露天矿、霍林河露天矿等)相继建成投产。
到21世纪初,中国褐煤产量将会成倍增长。
因此,合理和有效利用褐煤将显得越来越重要。
褐煤气化是现有的褐煤利用技术中应该受到最优先考虑的一种重要方法,大致有两个方面的原因:其一是褐煤气化可将褐煤转变为更便利的能源和产品形式;其二是褐煤气化可以做到有效的/绿色生产0,如在褐煤流化床气化炉内添加石灰石、碳酸盐等脱硫剂,则在气化过程中可同时脱硫。
(2)褐煤应用的范围较广,可归纳为如下几个方面:
¹由褐煤生产城市煤气或管道煤气;
º为化工合成提供原料气,例如,褐煤气化可成为生产合成氨、尿素、甲醇和烃类的中间步骤;
»为冶金工业提供还原气(和氢气)及钢铁、机械和建筑等工业部门用的燃料气;
¼作煤炭液化用的氢气来源;
½为先进的发电过程提供洁净的煤气,是
I GCC实现商业化的关键技术之一。
(3)国内外非常重视对褐煤气化工艺的组织。
其中,对于褐煤流化床气化工艺研究得比较多,美国在这方面处于国际先进水平。
关于流化床气化炉,具有代表性的有过去制造合成原料气用的商业性温克勒炉。
国外正开发多种煤气化新工艺,目的是扩大气化煤种,提高处理能力和转换效率,减少污染物排放。
最近,为了达到大量生产的规模效益,开发方向大多朝向加压流化床气化。
(4)关于褐煤气化影响因素的试验研究显得非常必要,国内外有大量这方面的文献,主要是两点:¹热解条件对褐煤气化的影响较大,尤其是热解温度及升温速率两个因素。
对于不同产地的褐煤应分别进行升温速率对焦炭反应性影响的研究,这对于指导实际气化生产非常重要。
由于较高的热解温度及较长的炉内停留时间对褐煤气化不利,故应加强对褐煤的温和气化研究。
º褐煤的催化气化具有许多技术优点,它是增大气化反应速率、控制产气成分以及降低气化温度的有效方式,应寻求高效、便宜的催化剂促进气化生产。
参考文献:
[1]Mahajan O P,Walker P L Jr.Analytical Methods for Coal
and Coal Products[C].New York:Academic Press,
1978.
[2]Fernandez Morales I,Lopez Garzon F J,Loper Rinado A,
et al.Fuel[J].1985,68:666.
[3]Van Heek K H,Muhlen H.Fuel[J].1985,64:1405.
[4]Kumar M,Gupta R C.Fuel[J].1994,73:1922.
[5]M iura K,Hashimoto K,Silveston P L.Fuel[J].1989,
68:1461.
[6]Radovic L R,Walker P L J,Jenkins R G.Fuel[J].
1983,62:609.
[7]Weeda M,Ermers F,V Linden B,et al.Fuel Process
[J].Technol,1993,36:243.
[8]廖建国.煤气化及国外煤气化工艺概况[J].国外炼
焦化学.1996,(5):292-301.
编者注:因篇幅关系,作者原提供的其它参考文献,不再一一列出。
专论与综述
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