锡林浩特褐煤气化特性研究
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。
硝酸钙对内蒙古褐煤热解和气化特性的影响_彭康
温 30 min 后停止加热，N2 吹扫冷却至常温。实验过 程中从 300 ℃ 时开始取样，取样温度间隔为50 ℃ 。
分析中 C 元素或 H 元素的含量（ % ） ； 气体的累积生
成量由气体生成速率 ri 对时间积分所得。 1． 4 焦样水蒸气气化实验
对煤焦 水 蒸 气 气 化 反 应 进 行 实 验 研 究。 称 取
～ 1 g焦样置于反应器内，室温下通入 N2 吹扫反应 器 5 min，开启实验装置控温系统和水蒸气发生器升
4． 37
MgO 2． 51
K2 O 1． 18
Na2 O 0． 77
1． 2． 2 气化焦样 将煤样 置 于 管 式 炉 反 应 器 内，通 入 氮 气，以
20 ℃ / min 的升温速率升至 900 ℃ ，恒温 30 min 后停 止加热，N2 吹扫冷却至常温，取出焦样。
原煤和脱灰煤分别定义为 RC 和 DC，负载 5% 钙盐的 原 煤 和 脱 灰 煤 分 别 定 义 为 0． 05CaRC 和 0． 05CaDC，RC 和 0． 05CaRC 热解得到的焦分别记 为 RCJ 和 0． 05CaRCJ。 1． 3 煤样的热解实验
表 2 内蒙古褐煤的灰分分析 Table 2 Chemical composition of ash in applied lignite from Inner M ongolia
SiO2 46． 18
Al2 O3 19． 83
CaO 12． 28
Content w / %
锡林浩特褐煤热解特性热重分析与DAEM模型分析_李成俊
摘 要： 采用热重分析法对锡林浩特相同粒度褐煤煤粉热解特性进行了热分析研究。根据实 验数据，计算了燃烧反应速度峰值所对应的温度。褐煤粒度相同时，升温速率对最大重量损失速率 的影响很大，随着升温速率的增加，TG 曲线明显出现陡度减小，最大重量损失速率增大，并且峰值 温度有增加的趋势，挥发分析出明显提前，热解结束时间也明显提前，即热解反应更加容易发生； DTG 峰值向高温区偏移。从实验数据得到煤热解的活化能分布值显示，锡林浩特褐煤活化能随着 失重率的升高而增大，活化能处于 230 ～ 500 kJ / mol 范围。
图 1 褐煤热解 TG \ DTG 曲线
从图 1 可以看出不同工况下煤粉的热解曲线近 似，在挥发分开始析出前都有一个非常明显的水分 析出过程，说明同一种煤在不同升温速率下的热解 总体规律都表现得较一致，在水分析出后，接着挥发 分析出，最后煤焦分解。
对于热解实验，求出燃烧反应速度峰值及所对 ·70·
DAEM 基于两个假设：
收稿日期 2014 － 07 － 19 修订稿日期 2014 － 12 － 07 作者简介： 李成俊（ 1987 ～ ） ，男，硕士研究生，研究方向为燃烧技术。
·69·
我国褐煤的可开采储量达 186 亿 t，占全国煤炭 储量的 16% 以上［1］，发展褐煤发电对充分利用我国 的劣质煤资源，缓解优质煤资源紧张局面，优化煤炭 能源产业的结构，具有重要意义。热重分析是在程 序控制温度下测量物质的质量与温度关系的一种技 术［2］。从煤的 热 重 分 析 中 可 以 得 到 随 温 度 变 化 的 煤升温过程中的质量、热量的变化规律，再运用适当 的分析方法，可获得煤的着火温度、活化能等。煤是 复杂的高分子化合物，从而研究者们认为煤热解由 无限多的平行一级反应组成，其活化能呈一定的连 续分布，称之为 DAEM 模型。Miura 等人由煤的热 解实验数据发现活化能分布函数的范围太大不符合 高斯分布，所以 Miura 等人提出了新的求活化能分 布和频率因子方法，该方法不需事先规定活化能分 布为高斯分布，活化能分布由微分法或积分法直接 从实验数据中得到，更精确地预测了煤热解的实验 数据［3］。本研究主要通过 DAEM 模型对煤热解动 力学进行分析，考察热解模型的适应性。!
褐煤高效直接气化技术与装备研究及产业化
褐煤高效直接气化技术与装备研究及产业化下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by the editor. I hope that after you download them, they can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!标题：褐煤高效直接气化技术与装备研究及产业化导言近年来，随着全球对清洁能源需求的不断增长以及能源结构调整的逐步深化，褐煤高效直接气化技术与装备的研究与产业化备受关注。
褐煤快速热解半焦理化特性及气化活性
第5G卷第11期 2016年11月浙江大学学报（工学版）Journal of Zhejiang University (Engineering Science)Vol. 50 No. 11Nov.2016DOI：10. 3785/j. issn. 1008-973X. 2016. 11. 001褐煤快速热解半焦理化特性及气化活性孙强，张彦威，李谦，王智化，葛立超，周志军，岑可法(浙江大学能源清洁利用国家重点实验室，浙江杭州310027)摘要：为了研究长停留时间，大给料量条件下褐煤快速热解半焦的比表面积、孔径分布、表面官能团的变化规律及不同热解条件下半焦的C02气化活性，在自制沉降炉上进行平庄褐煤热解温度600〜 1 000 I：快速裂解实验，并 用N2吸附法、傳里叶变换红外光谱法及非等温热重分析法对半焦进行表征.结果表明，随着热解温度增加比表面积先增大后减小，当热解温度为9〇〇C时比表面积最大，孔径分布主要集中在中孔及微孔.官能团的红外光谱吸收随热解温度升高而减少，800 °C为分界点，800 °C以下随着热解温度提高，光谱吸收显著减少，800 °C以上减少幅度 降低，随着热解温度增加，煤焦芳香度加剧.煤焦气化活性与比表面积并无严格相关性.关键词：沉降炉；快速热解；比表面积；傳里叶红外光谱;气化活性中图分类号：TQ 54 文献标志码：A 文章编号：1008 - 973X(2016)ll- 2045 - 07 Physical and chemical characteristics and gasification reactivity oflignite fast pyrolysis charSUN Qiang, ZHANG Yan-wei, LI Qian, WANG Zhi-hua, GE Li-chao,ZHOU Zhi-jun, CHEN Ke-fa{State K e y La boratory o f Clean E n e r g y Utilization ■,Z h e j i a n g University , H a n g z h o u3100SS ,China) Abstract ：The pyrolysis of Pingzhuang lignite was performed in a homemade drop-tube furnace under long residence time and large feed amount condition at600^-1000 °C to study the changes of specific surface area(SSA)，pore size distribution,surface functional groups and gasification reactivity in C02atmosphere. The chars were characterized by N2adsorption,FTIR and non-isothermal thermosgravimetric analysis.The result shows that SSA increases at first then decreases with the rise of pyrolysis temperature and reaches the maximum at900 °C. The pore size is mainly distributed in mesopore and micropore.The spectrum absorption of functional groups declines with the temperature increasing.800 °C is the critical condition. When temperature is below800 °C,the absorption reduces significantly as the temperature increases. While the absorption diminishes slowly when temperature is above800 °C. The aromatic degree increases with the rising of temperature.Gasification reactivity has little relevance with SSA.Key words：drop-tube furnace；fast pyrolysis ；specific surface area；FTIR；gasification reactivity煤气化是煤炭清洁高效利用的关键性技术[1].煤气化主要包括煤热解和煤焦气化，在气化过程中，热解产生的挥发分会与半焦作用，影响半焦结构，降 低半焦反应活性.其原因主要有2个.1)热解或挥发分重整产生的自由基与半焦反应，占据半焦活性位.2)挥发分与半焦相互作用影响碱金属的迁移，改变 催化剂的分布状态，降低气化反应速率[2’3].为了减 少挥发分对半焦活性的影响，Zhang等>5]提出在煤收稿日期：2015 - 10 - 28. 浙江大学学报（工学版）网址：/eng基金项目：国家“973”重点基础研究发展计划资助项目（2012CB214906).作者筒介：孙强（1989 —），男，硕士生.从事煤炭分级清洁利用方面的研究.〇1^(31〇:0000-0002-5199-1217.£-1113丨1:31^叫丨31^@2_^.6(11^。
胜利褐煤半焦水蒸气气化性能浅究
Chenmical Intermediate当代化工研究154百家争鸣2017·02胜利褐煤半焦水蒸气气化性能浅究＊田慧英1（1.集宁师范学院 化学系 内蒙古 012000 2.内蒙古工业大学 化工学院 内蒙古 010051）摘要：本文通过低温干馏技术制得不同温度的胜利褐煤半焦，将这些半焦在气化炉中进行水蒸气气化实验，研究其气化特性。
研究结果表明：温度越高，半焦产率越低，干馏水产率有随半焦产率的减小而增大的趋势；SL-300、SL-400、SL-500、SL-600气化生成H 2、CO和CO 2的反应规律与SL-Raw基本一致。
随着干馏温度的升高，煤样程序升温水蒸气气化生成H2的最大生成速率值逐渐升高，最大气体生成速率温度逐渐后移，CO 2生成速率规律与H2相似。
关键词：褐煤；干馏；水蒸气气化中图分类号：T 文献标识码：ADiscussion of Steam Gasification Property of Shengli Lignite SemicokeTian Huiying（1.Department of Chemistry, Jining Normal University, Ulan Qab, Inner Mongolia, 0120002.Department of Chemical Engineering, Inner Mongol University of Technology, Inner Mongolia, 010051）Abstract ：In this article, through low-temperature destructive distillation technology to get the Shengli lignite semicoke of different temperaturesand then take steam gasification experiment on these semicoke in the gasifier, next take research of its gasification characteristics. The results have shown that the higher temperature is, the lower semicoke yield will be and the destructive distillation water yield rate will increase with the decrease of semicoke yield rat. SL-300、SL-400、SL-500、SL-600 will generate into H2、CO, which has the similar reaction regular with SL-Raw. With the increase of destructive distillation temperature, the maximum generation rate of steam temperature rising by coal sample procedure into H2 gradually increases, besides, the temperature of maximum gas generation rate gradually backwards and the generation rate rule of CO2 is similar to that of H2.Key words ：lignite ；destructive distillation ；steam gasification前言煤炭的气化反应是一项较为悠久的研究技术，尽管其发展较早，但对煤炭气化的研究仍然不够完善。
shell气化炉掺烧褐煤的应用实践
由表 ５可以看出，气化炉配烧财荣煤，通过 一系列优化调整措施解决了配煤掺烧初期出现的 一些问题后，单台气化炉主要运行数据良好，气
配煤掺烧初期，虽然出现了气化炉出口粗煤 气超温、变换炉压差增高、净化气中 Ｈ２Ｓ含量 超标等问题，但通过一系列优化调整后，问题均 得到了有效控制或解决。配煤掺烧过程中有关问 题处理后，单台气化炉主要运行数据见表 ５。
１６８０ｋｔ中间产物精甲醇，并副产 ３８８ｋｔ／ａ硫 磺。气化装置原始设计以褐煤为原料，通过干燥 单元将设计水分为 ３４１％ （质 量 分 数，下 同） 的褐煤 干 燥 至 水 分 为 １０％ ～１２％， 煤 粉 粒 度
［收稿日期］２０１９０８０５ ［修稿日期］２０１９０８１２ ［作者简介］颜昌玉（１９８４—），男，湖北仙桃人，工程师，大唐
配煤掺烧前 ５７４０ ３２６ ７８ ３８４
配煤掺烧后 ５７４０ ３２２ ７３ ３６７
３ 结束语
单从目前新天煤化工碎煤加压气化炉的运行 数据来看，气化炉的运行状况良好，各项消耗也 略低于单烧伊犁煤，实践表明，配烧财荣煤略好 于单烧伊犁煤，因而财荣煤可以考虑长期掺烧，
夹套给水 ／ｔ·ｈ－１
６３
５８
但掺烧时一定要注意使财荣煤与伊利煤混合均
１ 气化用煤的特征
１１ 气化用煤的关键基本性质 １１１ 可磨性指数
煤的可磨性标志着其粉碎的难易程度，是煤 粉制备的一项重要指标。不同的煤种，其可磨性 不同，煤 中 的 水 分、 挥 发 分 含 量 以 及 矿 物 质 成 分、结构、性质均会影响煤的可磨性。为达到入 炉煤的粒度要求，需参照不同煤的可磨性指数来 调整磨煤系统的给煤量、加载力、循环风量等。 褐煤的可磨性指数一般较高，大唐多伦气化装置 设计原料煤 （褐煤） 的可磨性指数在 ５０左右。 １１２ 灰熔点、粘度
锡林郭勒褐煤清洁利用技术适用性研究
锡林郭勒褐煤清洁利用技术适用性研究
史志慧;苏日古嘎;侯泽健;刘树森
【期刊名称】《煤炭加工与综合利用》
【年(卷),期】2024()1
【摘要】锡林郭勒盟褐煤可采储量1 400余亿t,年采量1亿t以上,主要通过燃烧用于发电、供热,利用效率低,高效清洁利用水平有待提高。
选择当地3种代表性煤样,以格金低温干馏、热解和直接液化技术为研究手段,讨论不同锡林郭勒褐煤对清洁利用技术的适用性。
实验结果表明,3种煤样在不同技术方向上差异显著,结合其气液固三相产物的收率和属性进行评价,认为来自于胜利矿区的样品更适于制取半焦,乌拉盖矿区的样品更适于气化技术,来自于白音华矿区的煤炭则有成为优良直接液化用煤的潜能。
结合当地资源环境特点,认为低温热解制取半焦是适宜锡林郭勒褐煤未来清洁利用的技术方向。
【总页数】6页(P73-78)
【作者】史志慧;苏日古嘎;侯泽健;刘树森
【作者单位】锡林郭勒职业学院褐煤粉煤灰工程技术研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ533
【相关文献】
1.褐煤热解分质清洁利用研究进展
2.褐煤清洁高效利用——K-燃料褐煤改性提质技术
3.关于褐煤清洁利用途径及工艺方案选择的研究
4.锡林郭勒盟褐煤资源综合开发利用
5.我协会助力锡林郭勒盟推动褐煤资源高效提质转化利用
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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%。
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。
大尺度褐煤煤焦气化特性研究
靳 志伟 ， 唐镜 杰 ， 张 尚军２， 王振 宙 ， 杨 海 晶 ， 张 康
（ １ ． 山西省 国新 能源 发展 集 团有 限公 司 ， 山西 太原 ０ ３ ０ ０ ０ ６ ； ２ ． 中 国矿 业 大学 （ 北京 ）化学 与环境 工程 学 院 ， 北 京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ）
ｃ ｏ ｍｂｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ｏ ａ ｌ ｓ ｅ ａ ｍ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｇ ｒ ｏ ｕｎ ｄ． Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｈａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉｓ ｒ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｃ ｏ ａ ｌ ｓ ｅ ａ ｍ ｇ ａ ｓ ｉ ｉｃ ｆ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｃ ｈ ａ ｒ ． ｓ ｔ ｅ ａ ｍ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ａ ｔ ｅ ｌ ｅ ｖ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｅ ｍｐｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ｋ ｉ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｓ ｅ ｌ ｆ － ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎｅ ｄ ＵＣＧ． ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｇ ａ ｓ ｉ ｉｅ ｆ ｒ ．Ｔｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ
ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ， ｌ ｆ ｏ ｗ ｒ ａ ｔ ｅ ｏ ｆ ｓ ｔ ｅ ａ ｍ ａ ｎ ｄ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｉ ｚ ｅ ｏ ｆ ｃ ｏ ａ ｌ ｏ ｎ ｇ ａ ｓ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｒ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｒ ｅ ｌ ｅ ｖ ａ ｎ ｔ ｋ ｉ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ， ｉ ｎ ａ ｃ ｅ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ， ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ ｓ ｔ ｅ ａ ｍ ｆ ｌ ｏ ｗ ｒ ａ ｔ ｅ， ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ
褐煤热解与气化反应特性的实验
将样品放入加热炉中，控制加热速度和气氛 ，注入蒸汽，记录气化过程中各个阶段的温 度、产物组成和产率。
对实验数据进行整理、分析和建模，研究褐 煤气化反应的动力学过程和反应机理。
实验数据记录与整理
产物组成记录
记录热解或气化产物的组成， 包括气体、液体和固体产物的 种类和含量。
数据整理
将实验数据整理成表格或图表 形式，便于分析和比较不同条 件下的结果。
催化剂研究
02
开发高效、稳定的催化剂体系，以提高褐煤热解和气化的转化
率和产物选择性。
污染物控制
03
加强褐煤热解和气化过程中污染物控制技术的研究，减少对环
境的影响。
感谢您的观看
THANKS
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。
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
数据整理与分析
褐煤热解与气化反应特性的 实验
2023-11-06
目录
• 实验准备 • 实验操作流程 • 实验结果分析 • 结论与展望
褐煤干燥特性及产品特性研究
褐煤干燥特性及产品特性研究穆静静;张旭辉;苗文华;吴鹏;姜军清;张培林【期刊名称】《洁净煤技术》【年(卷),期】2012(018)004【摘要】通过对内蒙古锡林浩特褐煤的热重分析可知,褐煤干燥过程约30 min,干馏过程约1.5h.对不同粒径褐煤进行了干燥特性研究,说明+100,100～50,-50 mm 原煤完全干燥分别需要4.0,1.0,0.5h,粒径越小,煤样失重率越大,干燥速度越大,达到相同干燥效果所需的干燥时间也越短.最后分析了干燥温度对产品特性的影响,同时测试了干燥、干馏提质产品的自燃特性和复吸水特性,结果表明:与原煤相比,150,200℃产品挥发分分别提高了33.72％和31.13％,更易发生自燃,而550℃干馏过程中挥发分降低了30.89％,热稳定性大幅增加；150,200,550℃产品吸氧量分别提高了0.43,0.65,0.72 cm3/g；干燥产品燃点要低于原煤,而干馏产品燃点则高于原煤；干馏煤因改变了孔隙结构,最高内在水分降低,即复吸水的能力降低.因此,干燥提质产品与褐煤性质基本一致,而干馏提质产品性能则获得较大改善.【总页数】3页(P30-32)【作者】穆静静;张旭辉;苗文华;吴鹏;姜军清;张培林【作者单位】国网电力科学研究院,江苏南京210003;北京国电富通科技发展有限责任公司,北京 100070;国网电力科学研究院,江苏南京210003;北京国电富通科技发展有限责任公司,北京 100070;国网电力科学研究院,江苏南京210003;北京国电富通科技发展有限责任公司,北京 100070;国网电力科学研究院,江苏南京210003;北京国电富通科技发展有限责任公司,北京 100070;国网电力科学研究院,江苏南京210003;北京国电富通科技发展有限责任公司,北京 100070;国网电力科学研究院,江苏南京210003;北京国电富通科技发展有限责任公司,北京 100070【正文语种】中文【中图分类】TD849;TQ536【相关文献】1.锡盟褐煤微波干燥特性实验研究 [J], 易宁彤;黄志辉;陈瑞启;朱洁丰;刘建忠2.蒙东褐煤干燥特性实验研究 [J], 邵徇;杨晓毓;白向飞3.褐煤综合利用中原料煤干燥特性研究 [J], 秦谊;张惠芬;夏美英;张敉;任万云;曾天柱;李宝才4.高温烟气中单颗粒褐煤干燥特性实验研究 [J], 郭熙;张守玉;董爱霞;丁艳军;施大钟;董建勋5.褐煤干燥特性与动力学研究 [J], 苏丁;骆振福因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
褐煤地下气化特性的实验研究
褐煤地下气化特性的实验研究
李文军;刘丽丽;梁新星;梁杰;王伟
【期刊名称】《煤炭转化》
【年(卷),期】2009(32)1
【摘要】分别以富氧和富氧-水蒸气为气化介质,进行了大雁褐煤的地下气化模型实验.研究了鼓风量和汽氧比对煤气组成、气化稳定性以及煤层气化速率的影响,并进行了富氧-水蒸气地下气化过程的物料衡算.实验结果表明,通过采取合适的气化参数,大雁褐煤的地下气化过程可以稳定进行.
【总页数】5页(P20-24)
【作者】李文军;刘丽丽;梁新星;梁杰;王伟
【作者单位】中国矿业大学,100083,北京;中国矿业大学,100083,北京;新奥气化采煤有限公司,065001,河北廊坊;新汶矿业集团有限责任公司,271233,山东泰安;中石化胜利油田东辛采油厂,257049,山东东营
【正文语种】中文
【中图分类】TD841
【相关文献】
1.煤炭地下气化废水催化气化褐煤实验研究 [J], 刘洪涛;赵娟;王媛媛;姚洪
2.大尺度褐煤的地下气化热解特性 [J], 赵娟;刘淑琴;陈峰;刘洪涛;姚凯;董玉新
3.贫氧环境下褐煤升温氧化特性的实验研究 [J], 刘先新;吉晓波
4.褐煤低温干燥表面收缩特性实验研究 [J], 董子文;皮子坤;张一夫;罗陈;彭斌
5.不同气氛下褐煤气化特性实验研究进展——新型反应器 [J], 程相龙;郭晋菊;辛坤涵;陈英赞;任海波;马名杰;张海永
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
褐煤气化实验研究方法简析
褐煤气化实验研究方法简析孙加亮;陈绪军;白磊;张书;王永刚【摘要】近年来褐煤的开发和使用引起越来越多的关注,褐煤本身的高反应性使其成为潜在的优良气化原料.基于褐煤具有的特点,本文阐述了褐煤气化实验研究的重要性,分析了常用反应器的特点和应用,重点探讨了新型的反应器结构和研究进展,如:一段流化床/固定床反应器,二段流化床/固定床反应器,沉降管/固定床反应器和双床反应器等.针对褐煤的气化反应器设计朝着多样化方向发展,目的都是根据低阶煤本身的物理和化学特性实现高效利用.【期刊名称】《天然气化工》【年(卷),期】2015(040)002【总页数】7页(P71-77)【关键词】褐煤;气化;实验研究;反应器【作者】孙加亮;陈绪军;白磊;张书;王永刚【作者单位】中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TQ546.2褐煤是煤化程度较浅的煤种，多呈褐色或褐黑色，具有水分高、挥发分高、热值低、易风化碎裂和氧化自燃等特性，限制了它的使用范围和运输距离，难以进行有效洁净利用。
煤炭气化技术是煤炭清洁高效利用的主要途径，是许多能源高新技术的关键部分。
充分利用褐煤的高反应性，采用气化工艺生产合成气，进而生产高附加值产品，或用于IGCC发电，具有很高的经济价值和环境效益。
目前已经商业化的气化工艺，都对褐煤煤质有一定要求，对不同的褐煤进行工业试验，具有周期长，成本高的缺陷，因此在实验室研究褐煤气化反应特性，获得褐煤的气化工艺特点是一条切实可行的路径。
褐煤气化的实验研究一般在固定床反应器、流化床反应器、夹带流（沉降管）反应器以及新型多功能反应器中进行。
固定床反应器操作简便，但升温速率低；流化床反应器，具有较高的气-固传热传质速率，温度均匀，但挥发分与焦的相互作用会导致反应速率的降低；夹带流反应器，加热速率高，约为104℃·s-1～105℃·s-1，具有较高的温度和动力学条件，可以比较好地反映实际燃烧气化环境。
褐煤体质
褐煤干燥提质技术发布日期：2010-4-20 10:08:29常州市威尔伯机械有限公司自主研发的褐煤提质技术与装备在国内领先，具有运行安全、产量大、操作简单、投资少、提质性能好、环保、节能等特点。
现已广泛应用于内蒙古锡林浩特、霍林郭勒等地。
一、褐煤的特性褐煤是一种煤化程度介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色的低级煤。
是泥炭经成岩作用形成的腐殖煤，煤化程度最低，呈褐色、黑褐色或黑色,一般暗淡或呈沥青光泽,不具粘结性。
其物理、化学性质介于泥炭和烟煤之间。
水分大、挥发分高、密度小,含有腐殖酸,氧含量常达15～30％，在空气中易风化碎裂,发热量低。
按照中国煤炭分类标准还分为两小类：透光率PM大于30～50%的年老褐煤和PM小于或等于30%的年轻褐煤。
中国褐煤多属老年褐煤。
褐煤灰分一般为20％～30％。
东北地区褐煤硫分多在1％以下，广东、广西、云南褐煤硫分相对较高，有的甚至高达8％以上。
褐煤全水分一般可达20％～50％，分析基水分为10％～30％，挥发分高15%～30%、低位发热量一般只有11．71～16．73MJ／kg，易风化碎裂、易氧化自燃。
二、褐煤干燥提质的前景褐煤有着清洁、低挥发和低硫的优点，但同时又存在着湿度大、燃点低和二氧化碳排放量大的缺点，是导致全球温室效应的重要因素之一。
但是，在目前全球能源日趋紧张的形势下，褐煤的经济价值及其相关加工生产技术又重新被世界能源界所重视。
与烟煤、无烟煤相比，褐煤的优势是价格较低，反应活性高，但其热值相对较低，含水量较高，一般为25-60%。
褐煤中的水分增加运输成本，影响锅炉运行，降低电厂效率，增加温室效应气体排放，因此褐煤干燥和提质技术及装备的开发是清洁和有效利用褐煤的关键。
褐煤的提质是指褐煤在高温下经受脱水和热分解作用后转化成具有烟煤性质的提质煤。
褐煤脱水过程除脱去部分水分外,也伴随着一些煤的组成和结构的变化,它主要是由脱水作用和过程引起的。
所以,褐煤的提质过程主要是褐煤的脱水过程。
褐煤半焦水蒸气气化特性及动力学研究
褐煤半焦水蒸气气化特性及动力学研究王紫萱;窦金孝;田露;余江龙【摘要】利用热重分析仪研究了植入金属氧化物对褐煤半焦水蒸气气化反应的影响,并对其气化反应机理及动力学特性进行了分析.实验结果表明:水蒸气气化反应温度和负载的过渡金属氧化物是影响半焦水蒸气气化反应的重要因素.随着气化反应温度的升高,反应速率加快;Fe-Zn形成的复合金属氧化物铁酸锌对半焦气化反应具有最强的催化作用,达到最大气化反应速率的时间最短,具有最小的表观反应活化能(166.89 kJ/mol).【期刊名称】《煤炭转化》【年(卷),期】2016(039)004【总页数】5页(P21-25)【关键词】半焦;水蒸气气化;金属氧化物;转化率;动力学【作者】王紫萱;窦金孝;田露;余江龙【作者单位】辽宁科技大学化工学院,先进煤焦化技术辽宁省重点实验室,114051 辽宁鞍山;辽宁科技大学化工学院,先进煤焦化技术辽宁省重点实验室,114051 辽宁鞍山;辽宁科技大学化工学院,先进煤焦化技术辽宁省重点实验室,114051 辽宁鞍山;辽宁科技大学化工学院,先进煤焦化技术辽宁省重点实验室,114051 辽宁鞍山【正文语种】中文【中图分类】TQ544;O643我国煤炭资源的利用主要以煤的直接燃烧发电为主，但由于煤炭的不完全燃烧会产生大量粉尘而形成雾霾天气，并排放出大量温室气体，因此，充分利用并高效转化低活性煤炭资源对大气污染的治理与洁净煤生产技术的发展均具有重要意义.随着近年来国家对环境污染问题的日益重视以及洁净煤技术的提出，煤气化技术越来越受到国内外学者的广泛关注.其中，通过气化技术使煤炭转化为清洁气体燃料已经成为一个重要的研究方向.负载金属氧化物的褐煤半焦作为高效脱硫剂，不仅能够脱除中高温煤气中的含硫气体[1]，还能有效减缓有害气体对管道和设备的腐蚀.同时，半焦负载的金属氧化物对于半焦气化过程有一定的催化作用，能够克服现有气化技术存在的反应温度高、能耗大、产气净化难等问题.[2-3]由于中高温煤气中含有一定量的水蒸气，对负载金属氧化物的半焦脱硫剂的稳定性能有一定影响，因此，对负载过渡金属氧化物的褐煤半焦水蒸气气化特性进行研究十分重要.目前，已有很多关于煤焦水蒸气气化的研究报道.ZHANG et al[4]在研究维多利亚褐煤半焦水蒸气气化时发现，生成的H自由基能够促使半焦中小芳香环系统向大芳香环系统转化，致使半焦的大分子聚合度增加，反应系统降低.王磊等[5]的研究表明，半焦气化过程中，钙元素的植入提高了褐煤半焦的反应活性，缩短了反应时间.杨利等[6]的研究表明，在褐煤水蒸气气化初期，铁元素为高度分散的超细FeOOH或Fe3O4晶体.朱廷钰等[7-9]对煤焦气化反应动力学和气化活性进行了研究，认为热重分析法是研究煤焦气化动力学的重要手段之一，而等温法是在一定的气化温度下研究煤样的质量随时间的变化情况，能够得到反应的整体性.[10]本研究在热质联用仪(STA-MS)上对植入金属氧化物的褐煤半焦进行水蒸气气化实验，利用等温热失重分析法研究半焦样品的水蒸气气化反应特性和动力学，探讨植入金属氧化物对半焦水蒸气气化反应的催化作用机理.1.1 样品制备本研究采用内蒙古神华褐煤作为原煤样，煤样的工业分析结果见第22页表1.煤样粒度为75 μm～125 μm，将煤样用6 mol/L盐酸溶液酸洗12 h，然后用去离子水洗涤至pH大于5.煤样中所添加金属前驱物Fe(NO3)3·9H2O和Zn(NO3)2·6H2O均为分析纯.按金属原子质量与酸洗煤质量比分别约为10%和5%植入Fe和Zn，过程如下：将所需硝酸盐溶于去离子水中，配制成溶液，然后将酸洗煤样加入溶液中持续搅拌4 h，滴加浓氨水至pH值大于9.5，继续搅拌4 h后过滤，再将煤样于105 ℃在氮气气氛下干燥至恒重，筛选出粒度为75 μm～125 μm的酸洗煤样，密封存储，备用.半焦的制备在流化床石英反应器中进行，所制半焦的工业分析结果见表1.本实验分别采用F10，Z5和F10Z5表示约含10%Fe，5%Zn及10%Fe和5%Zn的样品.实际植入的金属含量(质量分数)见表2.1.2 气化实验热重分析实验在德国NETZSCH公司生产的STA449F3型热重分析仪上完成.实验条件为：样品10 mg左右，粒径为120目～200目(75 μm～125 μm)，以高纯氩气(≥99.999%)为载气，气体流量为100 mL/min，分别按升温速率β=10K/min程序升温，由室温升到800 ℃，850 ℃和900 ℃进行恒温水蒸气气化实验.达到等温气化温度后，通入水蒸气开始气化实验，水蒸气和氩气体积比为4∶6，气体总流量为100 mL/min.2.1 温度对F10样品等温水蒸气气化特性的影响图1为F10样品在不同温度等温条件下的水蒸气气化失重(TG)和失重速率(DTG)曲线.由图1可知，随着气化反应温度的升高，反应速度加快，反应剧烈程度增强，DTG曲线向高温方向推移，最大峰值出峰时间延长.不同气化温度下水蒸气气化达到50%失重率所需要的时间显著不同，气化温度为800 ℃时需要76 min，气化温度为850 ℃时需要28 min，气化温度为900 ℃时需要13 min.不同气化温度下F10样品转化率随时间的变化曲线见图2.由图2可知，随着气化反应温度的升高，F10样品的转化率提高，说明气化反应温度是影响气化过程中半焦反应活性的重要因素，提高反应温度可以明显提高半焦的气化反应活性.这是由于半焦水蒸气气化反应是典型的非均相吸热反应，随着反应温度的升高，反应速率常数增大，反应速度加快.同时，反应温度升高，水蒸气分子热运动速度加快，与半焦样品接触机会增多，碰撞速度加快，因此，半焦样品在较高温度下有较高的反应活性.2.2 半焦水蒸气气化活化能对半焦样品进行动力学计算分析，能够更好地了解褐煤半焦水蒸气气化实验过程.气化过程中半焦转化率(x)的表达式为：式中：m0为样品的初始质量，mg；mt为t时刻样品的质量，mg；m1为反应后样品的剩余质量，mg.将半焦转化率对相应的气化反应时间t求一阶微分[11]，得到半焦气化反应速率，其表达式为：式中：k为反应速率常数；n为反应级数.式(2)两边取对数，得到：将式(3)中和ln(1-x)作图，得到一条拟合直线[12]，其斜率为反应级数n，截距为lnk.其中，反应速率常数k是温度的函数，用Arrhenius方程表示为：式中：A为指前因子(又称频率因子)，min-1；E为表观活化能，kJ/mol；R为气体常数，8.314×10-3 kJ/(mol·K)；T为绝对温度，K.式(4)两边取对数，得到：在一定温度范围内，反应机理不变，活化能数值不变，将lnk和作图，得到一条拟合直线，其中斜率为，截距为lnA.根据F10样品在不同温度下等温水蒸气气化失重(TG)曲线以及式(1)～式(5)，计算得到F10样品水蒸气气化反应活化能及其相应参数.不同温度条件下F10样品水蒸气气化的反应级数和速率常数见表3.由表3可以看出，F10样品水蒸气气化的反应级数约为1，随着温度的升高，反应速率常数逐渐增大.图3为F10样品在不同气化温度下lnk随1/T的变化曲线.由图3可以看出，随着温度的升高，lnk的值逐渐增大.根据式(1)～式(5)得出F10样品的活化能为172.73 kJ/mol，频率因子为4.5×106/min.2.3 植入金属氧化物对褐煤半焦水蒸气气化特性的影响气化温度为900 ℃时不同金属氧化物催化褐煤半焦的水蒸气气化的失重曲线见图4.由图4可知，植入金属氧化物后的半焦样品气化反应速度加快，反应程度剧烈增强，气化反应活性增大.经过金属盐溶液浸渍处理的褐煤热解气化后，金属氧化物分布在半焦孔隙的内外表面，对水蒸气气化有一定的催化作用.半焦及植入金属氧化物半焦样品在900 ℃下水蒸气气化达到50%失重率所需时间显著不同，半焦样品需要16 min，Z5样品需要14 min，F10样品需要13 min，而F10Z5样品需要12 min.由相应的反应时间可以看出，不同金属氧化物对半焦样品的水蒸气气化反应具有不同的催化作用.二元金属(Fe和Zn)氧化物具有最好的催化半焦水蒸气气化的效果.气化温度为900 ℃时负载不同金属氧化物的半焦转化率随时间的变化曲线见图5.由图5可以看出，随着气化时间的延长，褐煤半焦样品的转化率逐渐增加，最终所有半焦样品转化率趋于平衡，达到最大值.但气化过程中转化率不同，可能是由半焦内外表面附着不同的金属氧化物所致.负载不同金属氧化物的半焦样品水蒸气气化的表观活化能及频率因子见表4.由表4可知，负载不同金属氧化物的半焦的水蒸气气化活化能由178.41 kJ/mol依次降低到174.77 kJ/mol，172.73 kJ/mol和166.89 kJ/mol，说明半焦负载的金属(Fe和Zn)氧化物可以催化半焦与水蒸气的气化反应，加快反应进程，而植入二元金属氧化物后，样品活化能明显低于植入一元金属氧化物后样品的活化能，说明生成的复合金属氧化物对水蒸气气化反应的催化作用更显著.由表4还可以看出，随着表观活化能(E)的增大，频率因子(A)增大，说明表观活化能(E)与频率因子(A)之间存在动力学补偿效应，关系式为A=0.262 76E-43.01.图6为水蒸气气化反应前不同半焦样品的XRD谱.由图6可以看出，植入半焦中的金属主要以金属氧化物的形式存在.对于样品Z5，活性组分主要以ZnO形式存在于半焦的内外表面；对于样品F10，活性组分主要为FeO和Fe3O4；而对于样品F10Z5，活性组分中出现了新的物相铁酸锌(ZnFe2O4)，该复合氧化物能够明显催化褐煤半焦的气化反应.在半焦的水蒸气气化反应过程中，可能发生的反应为[13-16]：其中，式(8)为CO解吸反应；式(9)为C(O)和MO2—C的反应；M表示过渡金属元素；Cf表示活性半焦表面的活性位点.WANG et al[14]认为植入金属钾后，碳的水蒸气气化催化过程中有氧的转移和中间体混合物产生.根据这个原理，WU etal[15]认为在气化催化过程中，气化反应对CO和CO2的生成具有一定的选择性，而选择性气化过程是由C(O)的吸解作用和C(O)与活性中间体MO2—C反应的竞争决定的.在半焦样品中植入金属氧化物后，金属氧化物分布在半焦孔隙的内外表面，能够形成较多的金属催化剂的活性中间体，有利于水蒸气气化反应的进行以及CO和CO2的生成.1) 温度对褐煤半焦水蒸气气化有显著的影响，随着气化反应温度的升高，反应速率增大.2) 在褐煤半焦中植入过渡金属氧化物对提高半焦水蒸气气化有显著影响.植入过渡金属氧化物明显提高了半焦在水蒸气气化过程中的反应速率，且植入二元金属氧化物效果比植入一元金属氧化物效果好.3) Fe-Zn复合金属氧化物对半焦气化反应具有最强的催化作用，并具有最小的气化反应活化能(166.89 kJ/mol)，而F10样品、Z5样品和半焦样品的水蒸气气化活化能依次为172.73 kJ/mol，174.77 kJ/mol和178.41 kJ/mol.4) 金属在半焦中以金属氧化物的形式存在，对半焦水蒸气气化起到明显的催化作用.Fe-Zn复合金属氧化物的活性组分中存在的铁酸锌对褐煤半焦气化反应的催化效果最为显著.【相关文献】[1] 窦金孝，李先春，余江龙，等.半焦负载铁基脱硫剂及其焦炉煤气脱硫特性[J].煤炭转化,2015,38(3):49-54.DOU Jinxiao,LI Xianchun,YU Jianglong,et al.Sulfidation Properties of Char Supported Iron-based Sorbents for Coke Oven Gas Cleaning[J].Coal Conversion,2015,38(3):49-54.[2] 许凯.K-/Ca-/Fe-化合物的煤催化气化反应机理研究[D].武汉：华中科技大学,2013.XU Kai.Study on the Mechanism of K-/Ca-/Fe-compounds Catalyzed CoalGasification[D].Wuhan:Huazhong University of Science and Technology,2013.[3] 姜明泉.煤焦碱金属催化水蒸气气化——产氢行为和催化剂性能的研究[D].上海：华东理工大学,2013.JIANG Mingquan.The Study on Alkali-catalyzed Gasification of Coal Char:Behaviors of Hydrogen Production and Performances of the Catalysts[D].Shanghai:East China University of Science and Technology,2013.[4] ZHANG Shu,MIN Zhenhua,TAY H L,et al.Effects of Volatile-char Interactions on the Evolution of Char Structure During the Gasification of Victorian Brown Coal inSteam[J].Fuel,2011,90(4):1529-1535.[5] 王磊，余江龙，尹丰魁，等.钙元素对褐煤热解和气化特性的影响[J].煤化工,2012(1):27-30. WANG Lei,YU Jianglong,YIN Fengkui,et al.Impact of Calcium on Pyrolysis and Gasification Characteristics of Brown Coal[J].Coal Chemical Industry,2012(1):27-30.[6] 杨利，王冬梅，尹丰魁，等.铁元素对褐煤热解及气化特性的影响[J].煤化工,2011(1):23-26. YANG Li,WANG Dongmei,YIN Fengkui,et al.Impact of Iron-loading on the Pyrolysis and Gasification Features of the Brown Coal[J].Coal Chemical Industry,2011(1):23-26.[7] 朱廷钰，汤忠，黄戒介，等.煤温和气化特性的热重研究[J].燃料化学学报,1999,27(5):420-423. ZHU Tingyu,TANG Zhong,HUANG Jiejie,et al.Thermo-gravimetric Study of Coal Mild Gasification[J].Journal of Fuel Chemistry and Technology，1999,27(5):420-423.[8] YE D P,AGNEW J B,ZHANG D K.Gasification of a South Australian Low-rank Coal with Carbon Dioxide and Steam:Kinetics and Reactivity Studies[J].Fuel,1998,77(11):1209-1219.[9] 崔洪，徐秀峰，顾永达.煤焦CO2气化的热重分析研究(Ⅱ):程序升温热重研究[J].煤炭转化,1996,19(3):82-85.CUI Hong,XU Xiufeng,GU Yongda.A Thermogravimetric Study of Char-CO2 Gasification (Part Ⅱ):by Temperature-programmed Thermogravimetry[J].CoalConversion,1996,19(3):82-85.[10] 周志杰，范晓雷，张薇，等.非等温热重分析研究煤焦气化动力学[J].煤炭学报,2006,31(2):219-222.ZHOU Zhijie,FAN Xiaolei,ZHANG Wei,et al.Char Gasification Kinetics Using Non-isothermal TGA[J].Journal of China Coal Society,2006,31(2):219-222.[11] 周静，周志杰，龚欣，等.煤焦二氧化碳气化动力学研究(Ⅰ):等温热重法[J].煤炭转化,2002,25(4):66-69.ZHOU Jing,ZHOU Zhijie,GONG Xin,et al.Study of Char-CO2 Gasification (Ⅰ):by Isothermal Thermogravimetry[J].Coal Conversion,2002,25(4):66-69.[12] 向银花，王洋，张建民，等.煤气化动力学模型研究[J].燃料化学学报,2002,30(1):21-26. XIANG Yinhua,WANG Yang,ZHANG Jianmin,et al.A Study on Kinetic Models of Char Gasification[J].Journal of Fuel Chemistry and Technology,2002,30(1):21-26.[13] DOMAZETIS G,JAMES B D,LIESEGANG J,et al.Experimental Studies and Molecular Modelling of Catalytic Steam Gasification of Brown Coal Containing IronSpecies[J].Fuel,2012,93(1):404-414.[14] WANG Jie,YAO Yihong,CAO Jianqin,et al.Enhanced Catalysis of K2CO3 for Steam Gasification of Coal Char by Using Ca(OH)2 in Char Preparation[J].Fuel,2010,89(2):310-317.[15] WU Youqing,WANG Jianjian,WU Shiyong,et al.Potassium-catalyzed Steam Gasification of Petroleum Coke for H2 Production:Reactivity,Selectivity and GasRelease[J].Fuel Processing Technology,2011,92(3):523-530.[16] OHTSUKA Y,ASAMI K.Steam Gasification of Coals with Calcium Hydroxide[J].Energy and Fuels,1995,9(6):1038-1042.。
褐煤的气化技术及固定床气化废水处理探讨
褐煤的气化技术及固定床气化废水处理探讨褐煤，又名柴煤，Lignite (coal)；brown coal ；wood coal，是煤化程度最低的矿产煤。
一种介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色、无光泽的低级煤。
化学反应性强，在空气中容易风化，不易储存和远运。
由于它富含挥发份，所以易于燃烧并冒烟。
剖面上可以清楚地看出原来木质的痕迹(由裸子植物形成）。
含有可溶于碱液内的腐殖酸。
含碳量60%～77%，密度约为1.1-1.2，挥发成分大于40%。
无胶质层厚度。
恒湿无灰基高位发热量约为23.0-27.2兆焦/公斤（5500-6500千卡/公斤）。
多呈褐色或褐黑色，相对密度1.2～1.45。
褐煤水分大（15-60%），挥发成分高(>40%),含游离腐植酸。
空气中易风化碎裂，燃点低（270°左右）。
储存超过两个月就易发火自燃，堆放高度不应超过两米。
一、褐煤的气化技术褐煤价格低廉，以褐煤为原料的大型气化炉如果能够实现稳定运行，将具有良好的经济性。
因含水量高、发热量低等特点，褐煤气化是一项富有挑战性的课题。
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稳定运行，是褐煤高价值利用的关键。
除了主流煤气化技术——固定床、流化床和气流床之外，地下煤气化也在不断取得进展，下面分别根据各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可以接受高含水煤作为原料，但要求入炉煤有较好的热稳定性和较高的抗碎强度。
为了使气化剂可以均匀地分布于气化炉横截面上，需要使用粒度5mm以上的粒煤。
对于粒度小于5mm的褐煤，或热稳定性比较差的年轻褐煤，可以考虑将其加工成型煤用于固定床气化炉。
褐煤用于固定床加压气化在我国已有超过30年的历史，目前最著名的是大唐克旗褐煤制SNG项目和云南先锋褐煤制甲醇MTG多联产项目，实践证明褐煤用于固定床气化炉完全可行。
如果煤的灰熔点高，可以选择固态排渣的固定床气化炉，反之则用熔融排渣的固定床气化炉。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一般，采用基于质量作用定律的下述动力学
' 方程来表述实验数据 2(:
学=虹1 —/)”
(1)
式中：”--- 总反应级数；
*——物质转化率％
碳转化率*:
— 60—6t
3、
*d60(1—Wsh)
⑵
式中60 ——气化初始段煤焦样质量，mg；
6t ------ 1时刻煤焦样质量，mg；
7閱一一煤焦中灰分质量分数，取为样品完
首先在实验室管式炉实验系统上进行了锡 林浩特煤焦的制取工作。该煤焦制取实验系统 见图1实验中采用七星华创D07-19B型质量流 量计和D08-2D/ZM型质量流量控制显示仪分别 来测量和控制气体的流量斯(Sartorius)公司生产的 BS210S型微克电子天平进行锡林浩特褐煤的称 量％实验中将约1.0 g煤样平铺在瓷舟中，然后 将瓷舟平稳推入石英管的中部％先打开质量流 量计，将氮气送入石英管吹扫石英管10 min,然 后启动管式炉的温控程序，加热升温，温度由室 温开始以10 °C/min的升温速率升温至1 000 C，当管式炉内温度到达1 000 C后恒温维持 30 min，最后将煤焦在氮气氛围中降温至室温％
项目
数值
!”/%
38 1
V”/%
23541
"”/%
6541
FC”/%
32. 08
C”/%
41. 8
H”/%
26
O"/%
1026
N”/%
0563
S”/%
02
1.2实验过程 1.2.1等温气化实验
实验在法国塞塔拉姆仪器公司生产的Labsys
收稿日期2019-02-26 作者简介：江晶亮(1983 -),男，硕士，长期从事化工余热回收系统研发和设计工作％
结果表明，随着制焦温度的升高，煤焦的气化失重量减少，气化反应的时间延长，气化反应性略有降低％随着
气化温度的提高，锡林浩特褐煤煤焦在相同时间内的碳转化率增加，煤焦的气化时间缩短，气化温度对煤焦的
气化反应性有较大的影响%随着升温速率的增大，TG曲线、DTG曲线均向高温侧偏移%升温速率越大，相同
温度时煤焦的碳转化率越低，气化反应速率达到峰值对应的气化温度随升温速率的增大而升高％随着升温速
第50卷第5期 2019年％月
锅炉技术
BOILER TECHNOLOGY
Vol. 50, No. 5 Sept, 2019
锡林浩特褐煤气化特性研究
江晶亮$,陈君$,刘银河2
(1.上海锅炉厂有限公司，上海250245； 2.西安交通大学能源与动力工程学院，陕西西安710049)
摘要：利用同步热分析仪研究了制焦温度、气化温度以及升温速率等因素对煤焦气化特性的影响％研究
全反应结束后的剩余质量分数％
式(1)两边取对数，得到
In * = 11+ ”ln(1 — *)
(3)
控制仪
图1管式炉实验系统图
其次，在法国塞塔拉姆仪器公司生产的Labsys Evo同步热分析仪上完成了锡林浩特褐煤煤焦的 程序升温气化特性实验研究％实验步骤：首先， 打开实验系统的循环冷却水，并对热分析仪器各 个气路的气体流量进行设置；其次，用电子天平 秤取8.0 + 0. 1 mg的锡林浩特褐煤煤焦，放入刚 玉圮竭的底部铺平；打开热天平炉膛，放置好圮
温到终止温度(1 300 C),锡林浩特褐煤的热质
量损失曲线由计算机自动采集％
1.3反应动力学计算方法
1. 3. 1等温气化反应动力学计算
等温法是在实验设定的温度下实验样品质
量随时间的变化关系，然后计算出每个不同反应
时间下的碳转化率和气化反应速率，并且用于动
力学参数求解的方法％等温气化可以反应出固
定温度下煤样随时间变化的反应特性％
% 限[15] 学者们普遍采用热分析仪对煤焦气化反
应特性进行研究，主要有等温热重和程序升温热
' 重2种方法 1620(,研究结果对工业生产更具有实
际指导意义％ 为了深入研究高温下煤焦的气化反应特性，
本文利用同步热分析仪研究了煤焦的等温气化 特性和程序升温气化特性，重点探讨了制焦温 度、气化温度以及升温速率等因素对煤焦气化特
20
锅炉技术
第50卷
Evo同步热分析仪上进行。具体实验步骤:在纯度 为99. 999%的N# (流量50 mL/min)气氛下，从 室温以30 °C/min的恒定升温速率升温到一定的 热解温度(1 100 °C、1 200 °C、1 300 C )制焦，保 持恒温30 min；然后以约30 C/min的速率降温 至气化反应温度(800 C、900 °C、1 000 C)，同时 将反应的气路切换为气化反应气体 (CO#流量 50 mL/min),保持恒定温度进行锡林浩特褐煤气 化反应，反应时长约为30 min；最后再通入空气 10 min将残碳燃尽以获得灰的质量％反应过程 锡林浩特褐煤的失重曲线由计算机自动采集％ 1.2.2程序升温气化实验
竭试样，关闭热天平炉膛并使炉体密封 ；然后，用
真空泵将炉膛抽真空，再用惰性气体N2 (流量
50 mL/min)吹扫炉膛10 min并保持室温
(30 C )5 min；最后将反应的气路切换为CO2气
化反应气体(CO2流量50 mL/min)，分别以 10 °C/min、20 °C/min、30 C/min 的升温速率升
性的影响％
1实验
1.1实验样品 本文的实验研究样品为锡林浩特褐煤，经
过破碎、研磨、筛分、干燥后，选用粒径范围为 #200 的煤粉作为实验样品％锡林浩特褐 煤煤灰的软化温度(ST)为1 190 C，流动温度
' (FT)为1 210 °C 1( %锡林浩特褐煤的元素分析、
工业分析见表1%
表1锡林浩特褐煤的工业分析及元素分析
率的增大，煤焦气化反应活性变好，气化反应进行的更加剧烈％
关键词：气化速率；碳转化率；程序升温热重
中图分类号：TQ54
文献标识码:A
文章编号：1672-4763(2019)05-0019-07
0 前言
煤气化是当前煤化工行业的重要技术之一， 不同煤种的气化反应特性已受到国内外相关学 者的广泛重视[14] %煤焦的气化反应特性受制焦 温度、气化温度及升温速率等多种因素的影 响[511]%原煤的热解温度不同，其热解反应程度 也就不同，热解温度的高低会影响煤焦挥发分的 析出，也会影响焦样的气化反应活性％