煤热解气化过程中汞的形态转化和释放规律

本文选用神府和兖州两种烟煤,在400～1000℃的温度范围内,采用程序升温热解反应装置进行了热解和气化实验.实验过程中根据Ontario-Hydro方法捕捉气态汞,采用QM201型原子荧光测汞仪测定汞含量,研究了煤中微量元素汞在热解气化过程中的形态分布和释放规律.结果表明,温度是影响煤中汞释放的主要因素,煤热解过程中气态汞主要以元素汞的形式存在,占气态总汞的64%以上;随着温度的升高和停留时间的延长,元素汞的百分比含量逐渐降低,二价汞的百分比含量逐渐升高.气化过程中,元素汞和二价汞的百分比含量在40%～60%之间变化.气化产生的元素汞占气态总汞的百分比含量低于热解;二价汞则相反.     

煤气化中NO_x及其前驱物释放规律研究

采用U型管反应系统,研究了氧浓度、气流速率和气化温度对神木煤气化过程中NO_x及其前驱物的释放规律.研究发现:气化时生成的HCN和NH_3总量比热解时大幅下降,表明O_2的引入抑制了H自由基的可获得性.随着氧浓度的增加,NO的收率先减后增,而NO_2收率几乎没有变化.氧浓度较低时,生成的高浓度CO阻止了挥发分氮向NO的转化.气流速率对含氮气相产物释放影响各不相同.低温气化产物以NO_2和HCN为主,NO_2主要来自进样期挥发分的缓慢氧化,而高温气化产物中的NH_3的生成主要来源于焦炭氮.     

原煤与煤焦热解气化过程氮转化特性研究

采用热重红外联用的方法,在线检测实验煤种在常压热重分析仪上气化时气体产物的释放过程.实验主要考察无烟煤的挥发分的析出、孔隙比表面积和孔容积对 N 析出与转化的影响,从反应机理上分析含 N 热解气化产物的转化规律.研究发现挥发分的析出速度对煤焦气化影响很明显,在原煤慢焦气化过程中,由于挥发分析出速度慢,形成的孔隙和孔容积较小,而且挥发分中含N量减少会导致焦炭 N 含量增加,从而使得 NH3 和 NO 的析出量增大.在快焦气化过程中,挥发分快速析出,形成的孔隙比表面积和孔容积都较大,导致活性 H 较快释放生成,所以仍然有一定浓度的 HCN 和 NH3.     

煤温和热解过程中汞释放形态及分布规律研究

本文选取两种贵州高汞煤,在200～800℃的温度范围内,采用程序升温反应系统加热,利用美国EPA推荐的Ontario-Hydro方法捕捉不同形态汞。研究了在N₂气氛和微氧化性气氛下温和热解过程中汞的释放和形态分布规律。实验结果表明:温度是影响煤温和热解过程中汞释放的主要因素,煤中汞释放率随着温度的升高而明显升高,当热解温度为600℃时,汞释放率可达90%左右。在微氧化性气氛下,汞的释放率随着氧气体积分数的升高而增大。元素汞（Hg⁰）是气态汞释放的主要形态,热解停留时间及热解气氛对气态汞的释放形态也存在影响较大。     

生物质焦燃烬过程中NO释放行为的研究

研究了Beechwood焦燃尽过程中的NO释放行为,讨论了热解温度、热解气氛、二次热解对焦燃尽过程中NO释放的影响.结果显示Beechwood焦中氮含量的增加主要是由于焦对N2的吸附引起的,热解温度对Beechwood焦吸附N2的能力有较大影响.纤维素、半纤维素和木质素的试验显示纤维素具有一定的吸附N2的能力,而半纤维素对N2的吸附能力较差,几乎不吸收N2,木质素对N2的吸附能力不能确定.     

TG-FTIR法研究低变质煤共热解过程气体的析出规律

采用热重-红外联用技术（TG-FTIR）对比研究了陕北低变质粉煤（SJC）与重油（HS）、焦煤（JM）、液化残渣（DCLR）共热解过程中气相产物的析出特性。研究表明,随热解温度升高,SJC与HS,JM,DCLR的共热解过程均可分为三个阶段。第一阶段表现为原料表面吸附物的释放,第二阶段发生解聚和分解反应,随温度继续升高,第三阶段形成更为稳定的半焦。在热解第二阶段中均存在煤与添加剂之间的协同效应,SJC作为主要的供氢体,热解产生的氢自由基与HS,JM,DCLR热解产生的小分子自由基碎片之间发生相互作用生成焦油和煤气。SJC和SJC+DCLR在450 ℃附近的温度区间内热解反应进行的更加充分,大部分N元素转移到了焦油组分中。热解过程气相产物中H₂O和酚类物质、含N杂环物质及CO的析出伴随着热解的整个温度区间,SJC+JM和SJC+HS热解过程含N物质的转移主要集中在400~650 ℃区间,CH₄和脂肪烃类物质的析出最高峰出现在450 ℃附近,而SJC+DCLR和SJC则出现在550 ℃。JM,HS及DCLR的添加可促使焦油中芳香族化合物的析出,SJC+JM与SJC+HS热解过程芳香族物质大量析出的温度区间在400~550 ℃。该研究结果为低变质粉煤的清洁转化与提质分级新技术的研究开发提供理论依据,对低变质煤的增值利用具有重要的意义。     

超临界水流化床内煤气化过程建模与仿真(2):气化反应动力学模型及气化规律

本文成功建立了煤超临界水气化动力学模型,其中包括煤在超临界水中热解、液化、固相残碳及液化产物的蒸汽重整等均相和非相反应。该动力学模型能准确反应煤在超临界水中气化特征。在前述第一部分工作的基础上,耦合该气化动力学模型,对煤在超临界水流化床中气化过程进行了建模。通过该模型研究了宽温度参数范围下反应器内典型反应速率、反应组分分布演变规律,揭示了反应器内部化学反应特征与气化规律。研究加深了对超临界水流化床内煤气化过程的认识,对超临界水流化床反应器的优化、放大以及实际运行具有指导意义。     

热解条件对煤焦-CO2和煤焦-H2O气化的影响

采用沉降炉快速热解和管式炉慢速热解的方法制得两种煤焦,通过环境扫描电镜（ESEM）和X射线衍射仪（XRD）分别观察煤焦的形貌结构和测量煤焦的晶体化程度。使用热重在不同的CO₂和H₂O浓度的气氛条件下研究在CO₂浓度和H₂O浓度变化时热解条件对煤焦-CO₂和煤焦-H₂O气化的影响。结果显示对于实验用褐煤,快速热解和慢速热解条件生成的煤焦均以密实型结构焦为主。快速热解和慢速热解条件生成的煤焦的煤焦-CO₂和煤焦-H₂O气化过程均可以通过收缩核模型很好地拟合。煤焦-H₂O反应和煤焦-CO₂反应的反应位并不相同。     

污泥低温热解过程中含硫气体释放实验研究

对污水处理厂污泥空干基进行了低温热解实验,研究了N₂、空气和CO₂气氛下六种含硫气体（H₂S、SO₂、CH₃SH、CS₂、C₂H₆S₂和COS）的释放特性,分析了其释放机理。结果表明:污泥低温热解时释放的含硫气体主要以H₂S、SO₂和CH₃SH形态为主,同时伴有少量CS₂、C₂H₆S₂和COS生成。H₂S、SO₂和CH₃SH生成机理以有机硫转化途径为主。FeS₂与CH₄的反应是CS₂生成的可能途径,CH₃SH的存在为C₂H₆S₂的生成提供了条件。CO₂促进了固态有机硫向气态硫的转化,O₂促进了已生成的CH₃SH的分解。     

超细煤粉热解时轻质烃的析出规律

将不同的煤种在管式炉中,分别进行程序升温热解,利用气相色谱对热解气中轻质烃的析出规律进行了在线分析。分析结果表明:热解产物轻质烃的成分主要由以CH4为主的混和气态烃组成;在相同的热解条件下,轻质烃的热解析出速率随着煤种碳化程度的增高而明显降低,随着煤粉粒径的减小而逐渐升高;轻质烃热解析出高峰的温度随着煤种碳化程度的增高而明显增高,随着煤粉粒径的减小而逐渐降低。     

模型化合物氮的热解释放及N2转化特性研究

用纤维素和8-羟基喹啉在高压反应釜中合成出物理性质、化学结构及氮的官能团结构与原煤都很接近的模型化合物,利用携带流反应器实验研究了模型化合物氮在热解过程中的转化,并重点关注燃料氮向N2的转化规律.结果表明,实验条件下模型化合物快速热解的主要气相含氮产物有三种:HCN、N2和氮氧化物,其中N2所占的比例最大,是模型化合物热解的主要含氮产物.温度及矿物质对N2的生成有重要影响,实验条件下,当温度低于1000℃时, N2的释放特性变化不大,但是当温度达到1100℃后,燃料氮向N2的转化率显著增大.添加金属矿物质可以明显改变热解过程中燃料氮向N2的转化特性.     

煤粉再燃燃烧含氮组分转化机理的敏感性分析

本文以GRI 3.0数据库为基础,结合CHEMKIN模块软件中敏感性分析的方法对煤粉再燃燃烧过程进行了数值模拟研究.通过对整个全模型反应方程进行分析,可以把整个反应机理模型主要分为碳氢组分转化反应机理和含氮组分转化反应机理两大类.本文重点对含氮组分转化反应机理进行了分析.在模拟的基础上,对含氮组分HCN、HNCO、NHt、NCO等转化反应进行了分类,系统地讨论了燃烧过程中含氮组分转化反应对NO的敏感性分析,清晰地揭示了含氮组分生成与还原NO的途径以及作用大小,为实际超细煤粉再燃燃烧技术提供了一定的理论依据.     

混煤氮的热解析出特性及燃料NO_x的形成规律

混煤氮的热解析出特性及燃料ＮＯ_ｘ的形成规律邱建荣，马毓义，曾汉才，吕焕尧，喻秋梅（华中理工大学煤燃烧国家重点实验室武汉４３００７４）关键词：混煤，ＮＯ_ｘ，混合比，燃烧。ＥＭＩＳＳＩＯＮＯＦＮＩＴＲＯＧＥＮＣＯＭＰＯＵＮＤＳＡＮＤＮＯ_ｘＦＯＲＭＡＴ?..     

V型布风板流化床煤气化试验研究及工业应用

在一沸腾段内径为６００ ｍｍ的Ｖ型布风板流化床煤气发生炉内对低热值动力烟煤的气化过程进行了系统的试验研究。测量了煤气发生炉内炉膛温度沿高度的分布。研究了气化温度和煤气组分随给煤量、流化风量、中心喷动风量和水蒸气喷入量的变化规律。得到了以空气和水蒸气作为气化剂的煤气发生炉的气化适宜床温在９４０～９８０℃,合理的给煤量和总空气量之比在 ０．７～０．８ｋｇ／Ｎｍ３之间。研究结果对Ｖ型布风板流化床煤气发生炉的运行和放大设计、改造现有燃煤设备并降低对环境的污染具有指导意义。     

纸类废弃物流化床热解气化研究

为开发低污染城市生活垃圾气化熔融处理技术,对城市生活垃圾中广泛存在的废纸组分进行了流化床热解与气化试验.在400～700℃、过量空气系数0～0.8的范围内,分析反应产物特性及其变化规律.结果表明,随热解温度的提高,热解油与热解气产量增大,热解炭产量减小,热解温度达到600℃及以上时,热解气产量达到60%左右;气化温度700℃、过量空气系数0.6时,气化效率最高,达到32%,此时气化气热值为2150 kJ/Nm3,固定碳转化率80%,气化气产率为2.3 Nm3/kg.     

燃煤含铁矿物的迁移转化特性研究

采用场发射扫描电镜结合X射线能谱分析仪(FSEM-EDX)系统研究了燃煤电站静电除尘器下各电场飞灰中磁珠的显微结构和化学组成,并利用热力学软件FACT计算预测了煤中含铁矿物的迁移转化过程．结果表明,外在含铁矿物在燃煤过程中易直接氧化形成结晶程度较好的铁氧化物相;内在含铁矿物与其他矿物在高温下熔合形成含Fe、Al、 Si的复杂的玻璃相,煤中含铁矿物的赋存特征、反应温度和气氛是影响含铁矿物迁移转化的主要因素。燃煤过程中Fe2 中间产物的形成以及Fe-O-S共熔体在炉内的长时间停留是结渣形成的重要原因。