流化床生物质与煤共气化特性的初步研究

在热天平和流化床实验装置中研究了生物质与煤的共气化特性,采用程序升温热重法对稻秆焦、高粱秆焦、玉米秆焦和神木煤焦以及生物质焦与煤焦混合物进行水蒸气气化研究。结果表明,生物质焦和煤焦的反应活性依次增大,其顺序为高粱焦>稻秆焦>玉米焦>神木煤焦。一定温度下,生物质焦与煤焦混合物的气化碳转化率高于各自气化碳转化率的加和。在流化床气化实验中,比较了单独煤气化与稻秆/煤混合物气化的结果,实验结果表明,混合物气化碳转化率、气体中可燃组分的体积分数均高于单独煤气化,气体中CO2的体积分数低于单独煤气化CO2的体积分数。     

准东煤流化床气化飞灰的理化特性研究

采用灰熔点测定仪、X射线荧光光谱仪、扫描电镜和热重分析仪等方法,研究了准东煤流化床气化飞灰的灰熔融特性、物理结构和化学组成及气化反应活性。结果表明,准东煤与其流化床气化飞灰中Si O2、Fe2O3、Na2O和Ca O等矿物质含量存在显著的差异,但飞灰的灰熔点与原煤无明显差异。准东煤气化飞灰具有较宽的粒径范围,呈现双峰分布特征,且不同粒径区间飞灰的元素含量存在显著差异。提高气化温度,有利于提高飞灰的气化反应活性。准东煤流化床气化飞灰石墨化程度比煤焦要高,但其孔隙结构更为发达,含有丰富的中孔和中大孔,使得飞灰的气化反应活性高于煤焦。可通过提高气化温度、循环再气化的方法提高气化效率。     

龙岩煤不同宏观煤岩组分的颗粒及其燃烧性质实验研究

用浮选法分选出3个密度档、代表不同宏观岩相的龙岩煤颗粒,进行工业分析、元素分析和煤岩分析;并进一步通过扫描电镜结合压汞实验分析颗粒的结构,通过热天平实验研究不同宏观煤岩组分的燃烧性质。结果表明,(1)龙岩煤颗粒的煤岩主要由镜质组组成。其中,亮煤富含镜质组,密度相对较低,挥发分极少、固定碳高达80％以上;暗煤富含矿物质成分,密度极高但含碳量却很少,热值很低,接近于原煤中的矸石。灰煤中惰性组的量是三种岩相中最多的,其工业分析性质与原煤接近;(2)龙岩煤颗粒结构致密,密度在1.6g/cm3以上。颗粒中绝大多数孔隙的孔径在1μm以下。其中亮煤颗粒表面光洁致密,内部孔隙以亚微孔(0.01μm<d<0.10μm)居多,大孔径较少,比表面积较大;暗煤颗粒的表面孔隙较发达,内部结构相对较蓬松,颗粒中细孔、微孔、亚微孔都存在;而灰煤颗粒中的孔隙最不发达,以超微孔(d<0.01μm)为主;(3)不同宏观煤岩组分龙岩煤的着火温度相近,约580℃;但燃尽温度相差较大：亮煤最高,大于800℃;暗煤最低,两者相差约100℃;(4) 龙岩煤不同宏观煤岩颗粒的反应性按亮煤、煤(混煤)、灰煤、暗煤依次递减,亮煤的反应性最好,暗煤的反应性最差。     

流化床热解过程中煤中氟的挥发性研究

采用大同、平朔、霍林河、义马四种煤研究了热解过程中煤中氟的挥发行为。研究表明，随热解温度的升高，氟的挥发率有增加趋势。但其行为不仅取决于元素氟及其化合物本身的挥发性，同时还受其赋存形态、共存矿物离子等原生条件和热解条件的影响。氟磷灰石类矿物质并非四种煤中氟的主要赋存形态。除大同煤外，难挥发性氟的含量均高于65％，难挥发性氟至少部分是以CaF2或CaF2基的多元络合物形式存在的。     

有机钾盐催化剂在流化床煤催化气化工艺条件研究

采用等体积浸渍法制备出有机钾盐催化剂,在流化床试验装置上具有较高的煤催化气化性能.进行气化温度、压力、初始煤水质量比和载气流速等工艺条件试验,以煤炭转变为的气相产物转化率和甲烷产率(累积生成量)作为两个主要考察指标.通过试验得出煤气化反应条件对催化剂性能具有显著的影响,在流化床装置上优选工艺条件范围是温度700～800...     

不同煤燃烧过程颗粒汞生成特性的实验研究

在高温管式电加热炉上进行了三种煤单独燃烧,三种煤添加1%、3%、5%溴化钙与醋酸钙燃烧,以及一种煤添加Fe₂O₃燃烧实验,燃烧温度为1 250℃。收集了各燃烧过程的飞灰,对收集的飞灰进行了Hg含量测定,并对飞灰进行了比表面积、EDS与XRD表征。实验与分析结果表明,三种煤燃烧后Hg_p的生成特性显著不同;三号煤灰的比表面积最大但飞灰颗粒Hg含量及Hg_p比率均很低;在添加CaBr₂后,三种煤飞灰颗粒Hg含量及Hg_p比率均显著增加;在三种煤中添加醋酸钙,及在三号煤中添加Fe₂O₃后,Hg_p含量与比率有所增加,但增加幅度较小。     

循环流化床煤燃烧/热解双反应器压力分布的实验研究

实验测量了一种新型的循环流化床煤燃烧/热解冷模反应器中提升管及立管内的压力分布，其中提升管的内径为100 mm、高为6 m;立管内径为44 mm、高为3 m，热解室的截面为200 mm×200 mm、高为770 mm。分别考察了提升管内的表观气速Ur、循环量Gs、加到热解室内的松动气量Qa以及初始装料量G等对系统压力分布的影响。结果表明，在立管底部阀门开度不变的情况下随着Ur的增加，提升管及立管内的压力梯度都趋于减小；在提升管内表观气速一定的情况下随着循环量Gs的增加，提升管及立管内的压力分布也随之增大；加到热解室内的松动气对立管内的压力分布影响较大，而对提升管内的压力分布影响相对较小；在立管底部阀门开度及Ur一定的情况下，随着初始装料量的增加提升管及立管内的压力分布也趋于增大。     

气固流化床内射流特性的研究

采用Brandani等的数学模型模拟了中心射流宽度为0.01m的二维气固流化床(高1.6m、宽0.3m)内鼓泡和射流的瞬态及时均流体动力学特性。一种典型的Geldart B颗粒――砂子(粒径为500mm、密度为2660kg/m3)作为研究的模拟物料。瞬态结果表明，床内射流产生和发展、射流崩塌后所形成气泡尺寸以及全床内的气体速度场和空隙率均存在明显的非对称性，但是由压力信号功率谱密度得到的时均压力特性则有较好的对称性。因此，对于商业化稳定运转的射流床，可以用半床模拟结果近似解释整床特性；然而，在考察射流床的瞬态特性时，半床模拟结果与整床结果存在明显偏差。     

煤和生物质共气化制备富氢气体的实验研究

在煤处理量为8kg/h的小型流化床反应器上,以富氧空气和水蒸气为气化介质,对煤和生物质共气化制取富氢燃气进行了实验研究。在850℃～1 050℃主要考察了空气当量比、水碳比、生物质比例和生物质种类对燃气组成和气体产率的影响。结果表明,对煤和稻草混合体系,稻草质量比为33%时,空气当量比增加,CO2含量显著增加,H2、CO和CH4含量减少,气体产率增加;水碳比增加,CO2和CH4含量增加,CO和H2含量减小,气体产率先增加后减小;生物质比例增加,CO2、H2和CH4含量增加,CO含量降低,气体产率先增加后减小,当生物质比例小于50%时,可以实现体系的稳定运行。对于三种不同的煤与生物质混合体系,煤与高粱秆共气化所得煤气中H2含量最高,气体产率的顺序为:煤/木屑煤/高粱秆煤/稻草煤。实验中H2在煤气中的体积分数最高可达37.25%,最大产率为0.54m3/kg。     

镜煤抽提物热解特性的实验研究

采用热重分析仪和热解/红外联用仪（Py-FTIR）考察了镜煤四氢呋喃抽提物的热解过程。热重的研究结果表明：抽提物的热解失重行为与镜煤的热解失重行为有很大不同，前者有两个明显的DTG峰，190 ℃左右时出现一个DTG峰，在439 ℃出现第二个DTG峰，与镜煤相比，抽提物的失重速率显著高于镜煤，且最大失重峰向低温区移动。抽提物的热解产物中脂肪烃的释放量多于镜煤，而且脂肪烃类产物释放的温度区间小，说明脂肪烃的释放更集中和快速，但是甲烷的生成量明显少于镜煤；抽提物热解产物中有少量的CO2生成，几乎没有产生CO。     

茂名油页岩流化床燃烧排放SO2的实验研究

在间歇式流化床反应器中进行了茂名油页岩的燃烧脱硫实验，考察了床温、油页岩粒度、油页岩含水量、钙硫摩尔比和外加灰分／页岩重量比等因素对ＳＯ２排放指标的影响程度。实验结果表明，在本实验范围中，上述因素对二氧化硫排放量影响的强弱程度为：油页岩含水量＞钙硫比＞灰岩比＞床温＞油页岩粒度。通过对实验现象的分析，本文发现工业流化床固硫要求Ｃａ／Ｓ摩尔比远大于１的另一个重要原因是：油页岩热解、挥发分燃烧释放二氧化硫的本征速率远大于石灰石固硫的本征速率。     

生物质在流化床中的空气-水蒸气气化研究

以流化床为反应器，对生物质的空气-水蒸气气化特性进行了研究。考察了一些主要参变量，如温度 (700 ℃～900 ℃)、水蒸气/生物质比(0～4.04)、空气当量比(0.19～0.27)以及生物质粒度(0.2 mm～0.9 mm)等对气化结果的影响。在实验研究的条件范围内，生物质产气率在1.43 m3/kg～2.57 m3/kg范围内变化，产气的低热值在6 741 kJ/m3～9 143 kJ/m3范围内变化。实验结果表明：较高的气化温度有利于氢的产生；但气化温度过高会使气体热值下降；与常规的空气气化相比，水蒸气的加入使生物质气化产气率显著提高，但水蒸气加入量过多使气化温度下降，产气率和产气热值降低；生物质颗粒粒度的大小对产气组分的分布和产气率均有影响，较小颗粒的生物质会产生较多的CH4、CO和较少的CO2。     

生物质在流化床中的热解和气化研究

在水蒸气及氮气流态化条件下 ,对不同生物质原料进行了热解气化实验 ,研究气体产物产率、成分随反应温度的变化规律。在一个常压鼓泡流化床实验台上 ,对五种生物质原料热解气化综合过程的气体产物产率及成分进行了测定。文中重点分析了原料SD2 0 1 (EucalyptusGlobulus锯末 )与SD2 0 2 (PinusRadiata锯末 )在水蒸气及氮气流化和不同温度条件下的热解气化特性 ,同时还分析了两种流化介质条件下生物质热解气化实验结果的差别。     

流化床燃烧过程中水煤浆硫分析出规律的研究

燃烧脱硫县有投资省、设备简单、脱硫剂价廉易得等优点,尤以流化床燃烧技术最能适应燃烧过程中添加石灰石或其它脱硫剂来实现脱硫。与流化床燃烧过程中煤的脱硫研究相比,对水煤浆的硫分析出规律的研究甚少。因此,本文作者用改进的ZCL自动测硫仪进行了不同流化床燃烧条件及不同煤浆中硫分析出规律的研究,并讨论了各因素对硫分析出规律的影响。     

煤在热载体流化床中的热解模型

煤粒在热载体流化床中的热解规律对于设计煤气、热、电三联产的关键装置－热载体流化床干馏炉是十分重要的。本文建立了煤粒在热载体流化床中的传热和热解反应的微分方程，并对其进行了数值求解，得到了煤粒度、热载体流化床操作速度、热载体流化床床层温度、热载体颗粒粒径等对煤气产率的影响规律，为热载体流化床干馏炉的设计提供了计算方法和理论依据。     

流化床中生物质热解气化的模型研究

对水蒸汽和氮气流化条件下，流化床内生物质热解气化生成的纯煤气产率及低位热值随反应温度的变化特性进行了研究。在五种生物质原料实验数据的基础上，进一步研究了流化床内生物质热解气化生成气体产物的反应动力学模型，得到了纯煤气产率和热值的计算公式，并推荐了循环流化床条件下生物质热解的计算方法。     

流化床半焦等温热重CO2气化动力学研究

采用等温热重法对４００－９００℃温度下流化床制得的神木煤半焦进行了ＣＯ２气化动力学研究。结果显示，排除反应初始阶段脱挥发分的影响后，不同制焦温度下的半焦的气化反应活性基本相同，这是由于所用热重实验条件下半焦脱挥发分后得到的焦具有相近的孔结构及活性点浓度造成的。实验得到了流化床半焦在９５０－１０５０℃范围内的气化动力学参数。     

垃圾在流化床中焚烧NO排放特性研究

在Ф150 mm流化床上，研究了六类典型组分垃圾NO转化率与床温和过量空气系数(excess air简称EA)的关系。研究发现，纸渣与木块NO转化率最高，橡胶与塑料最低;织物、纸张、厨余、木块、塑料NO均具有中温生成特性，一般在800 ℃～850 ℃时即接近最大值，之后温度升高对NO的生成影响不大;橡胶与无烟煤由于含N化合物结构稳定，其NO转化率随床温升高而增大;由于挥发分析出的相互影响，较低的火焰温度，混合垃圾NO转化率一般低于单组分垃圾的线性叠加;少量水分不会对垃圾NO转化率造成很大影响，相反还会促进NO的转化，但过量水分会抑制NO的生成。     

气固射流床射流深度的研究

在３００×５１×２６００ｍｍ的二维射流床中，采用多路毕托管测试系统，对包括三种双组份混合物在内的五种物料的射流深度进行了考察。结果表明，射流管径、射流气速对射流深度都有影响，本文尤其考察了环隙气量与射流深度的关系，发现在同样的射流气速下，环隙气速增大则射流深度降低，得出了综合各种影响因素的关联式。     

水蒸汽流化条件下的煤气化实验与模型研究

本文在实验室条件下对赤峰的两种褐煤进行了煤热解气化实验研究，考察了气化室温度和流化状态等实验条件变化对煤气产率，组分的影响，得到了具体条件下的煤气化综合过程实验数据。