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义马煤气化反应性研究

作　者: 谷小虎
导　师: 曹敏
学　校: 河南理工大学
专　业: 矿物加工工程
关键词: 煤焦 常压气化 加压气化 反应动力学 煤灰熔融性
分类号: TQ541
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 151次
引　用: 1次
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内容摘要


本文利用德国NETZSCH公司STA409型热综合分析仪,和美国Thermo Cahn公司生产的TherMax500加压热重分析仪,在常压、温度1000℃-1300℃,和在压力0.2Mpa-1.5Mpa、温度900℃-1050℃的条件下,分别研究了义马煤焦的CO2气化反应性。此外为了研究煤灰对气化反应的影响,通过热分析、X-射线衍射物相分析和扫描电子显微镜,对煤灰的熔融特性进行了分析。试验结果表明,在常压条件下,义马煤焦气化反应性随反应温度的提高而增强,反应速度也随之加快,但这种趋势在灰熔融温度点附近出现了细微的差异;利用未反应收缩核模型(球对称)对反应动力学进行了阐述,发现高温区的活化能大大低于低温区。在加压条件下,随着反应温度的提高,煤焦的气化反应性和反应速率也随之增加,其中反应速度在反应初始阶段最大,随后逐渐减小,而且反应温度差别越大,气化过程的差异越明显,这种变化趋势与常压下的反应情况一致;增大反应压力,煤焦的气化反应性和反应速率也随之增加,但压力过高时对反应的影响不明显,而且在气化反应过程中,压力的影响弱于温度;高压下反应速率常数与温度的关系符合Arrhenius定律,反应级数n随着温度的增加而降低,表明高温下的反应速率对反应物减少不敏感;经计算义马煤焦的加压气化活化能约为60.02kj/mol。经过对煤灰的分析发现,随处理温度的升高,煤灰矿物的分散度下降,由最初随机分布发展到团聚,从片状碎屑物质逐渐黏结成不规则的大颗粒,直至灰熔融形成釉质玻璃体;高温下生成的无催化作用的矿物,以及矿物分散程度的降低,团聚行为,都会削弱煤灰的催化作用;高温下煤灰发生熔融,将会堵塞煤焦表面孔隙,增大气体扩散阻力,降低气化反应速率。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-10
1 引言  10-14
  1.1 我国能源及环境现状  10-11
  1.2 煤气化技术简介  11-12
  1.3 U-GAS 煤炭气化技术  12-13
  1.4 本文研究内容  13-14
2 煤气化及其反应性影响因素  14-24
  2.1 煤气化过程分析  14-16
    2.1.1 煤的热解反应  14
    2.1.2 煤的燃烧反应  14-15
    2.1.3 煤的气化反应  15-16
  2.2 煤焦气化反应性影响因素  16-24
    2.2.1 煤阶  17
    2.2.2 显微组分  17-18
    2.2.3 煤灰矿物质的催化作用  18-19
    2.2.4 煤灰熔融特性  19-20
    2.2.5 制焦条件  20-23
    2.2.6 气化压力  23-24
3 义马煤常压气化反应性及其反应动力学研究  24-36
  3.1 实验装置及样品  24-25
    3.1.1 热重分析原理  24
    3.1.2 实验样品  24-25
    3.1.3 实验仪器  25
    3.1.4 实验方法  25
    3.1.5 计算碳转化率  25
  3.2 结果与讨论  25-33
    3.2.1 反应温度对碳转化率和反应速度的影响  25-29
    3.2.2 气化反应动力学计算  29-33
  3.3 结论  33-36
4 义马煤加压气化反应性及其反应动力学研究  36-49
  4.1 实验部分  36-39
    4.1.1 实验样品  36
    4.1.2 实验仪器  36-37
    4.1.3 试验方法  37-38
    4.1.4 动力学计算  38-39
  4.2 结果与讨论  39-47
    4.2.1 温度对气化过程的影响  39-42
    4.2.2 压力对气化过程的影响  42-45
    4.2.3 反应速度与碳转化率和反应时间的关系  45-47
  4.3 结论  47-49
5 义马煤灰高温下矿物质变化  49-63
  5.1 实验部分  49-50
    5.1.1 实验材料  49-50
    5.1.2 实验方法  50
  5.2 结果与讨论  50-61
    5.2.1 煤灰热分析  50-51
    5.2.2 X-衍射物相分析  51-55
    5.2.3 矿物质的形貌  55-60
    5.2.4 三元相图分析  60-61
    5.2.5 煤灰中矿物质对气化反应的影响  61
  5.3 结论  61-63
6 结论与建议  63-65
  6.1 结论  63-64
  6.2 建议  64-65
参考文献  65-71
作者简历  71-73
学位论文数据集  73

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 煤炭气化工业 > 气化理论（可燃气体、瓦斯）
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