固定床加压热天平系统及煤焦加压气化动力学研究——Ⅰ固定床加压热天平系统 Ⅱ煤焦加压气化动力学研究

阐述了固定床加压热天平(PBBR)系统的工作原理和指标,讨论了影响天平稳定的因素,并就该系统的可靠性进行了验证和分析,说明了该系统优于吊蓝式加压热天平系统。在PBBR系统上,测定了沈北褐煤在1173.15K时制成的煤焦在101.3～3039kPa和1073.15～1273.15K下与H_2,CO_2反应的动力学。结果表明:CO_2和H_2与煤焦的反应都是一级的;CO_2与煤焦的反应活性大于H_2与煤焦的反应活性;研究了温度,压力对CO_2、H_2与煤焦气化反应的碳转化率的影响,计算了CO_2和H_2气化反应的表观活化能和反应活化能,并对CO_2和H_2气化反应机理模型进行探讨。     

加压热解煤焦的气化反应动力学研究

利用常压和加压热重的方法研究了我国典型煤种加压热解焦的CO_2气化反应特性和反应动力学,并引入分数维收缩核模型探讨反应级数与煤焦的表面结构特性的关系.实验结果表明:不同煤焦的CO_2气化反应速率的大小关系为小龙潭褐煤>神府烟煤坪寨无烟煤>合山贫煤.与常压热解煤焦的气化反应对比发现:加压热解降低了煤焦的反应性(高灰分的合山贫煤除外),加压热解煤焦的气化反应速率的峰位提前,同时起始气化反应速率减小.煤焦CO_2气化反应级数、速率常数与煤焦的表面结构特性及灰分密切相关.理论分析和实验均证明:煤焦比表面积越大,对应的CO_2气化反应级数也越大.     

用热重法研究大同煤焦的CO_2加压气化动力学

用快速升温和在高温高压下用热重分析装置和 ST-03表面孔径测定仪在1203～1423K 的温度和0.1～0.3MPa 的压力范围内研究大同煤焦的 CO_2气化反应动力学和其孔结构在反应中的变化。结果表明,Arrhenius 关系可以描述不同压力下气化反应速率随温度的变化;在实验的压力范围内,反应速率随压力的变化低压时变化明显;气化过程中煤焦的微孔表面积与转化率的关系出现一极大值.经理论分析和实验证实建立了包括煤焦孔结构参数的动力学方程。     

用差热法研究平鲁煤焦的水蒸气加压气化动力学

用自行改造组装的多气氛高压高温差热分析装置研究了平鲁煤焦的水蒸气加压气化动力学。水蒸气分压为0.01,0.03,0.11和0.33MPa,最高反应温度为1450K.实验结果表明,反应温度对气化速率有显著影响;水蒸气分压对气化速率在低压时有明显影响;气化反应的活化能随转化率变化。与实验值基本吻合的计算值表明虑及压力和孔结构变化的动力学方程可以较好地描述平鲁煤焦在加压水蒸气中的气化行为。整个工作还表明,DTA技术也是研究煤气化动力学的一种有效手段。     

煤焦与H2加压气化活性

用ＰＢＢＲ装置对３种不同煤化度的煤焦于０．０９８～１．９６ＭＰａ和８００～９５０℃下，进行了加氢气化试验。结果表明：用化学反应控制和体积反应模型能较好地描述３煤焦的加氢气化反应过程。以基碳转化率、平均比气化速率和平均反应速率常数为评价煤焦反应活性的指标表明３煤焦的加氢气化活性与其原煤煤化度成反比。     

用差热分析研究平鲁煤焦CO_2加压气化动力学

用高温高压差热分析装置对0.1～3.0MPa的压力下平鲁气煤煤焦的CO_2气化反应动力学进行了研究。在建立了由DTA曲线求取任一时刻转化率和反应速度方法的基础上,求得动力学参数。实验结果表明:随CO_2压力的升高,煤焦的气化反应性逐渐加强:在气化过程中反应速度出现最大值。与等温条件下的高温高压热重分析结果的基本一致表明,差热分析可以同样用于煤焦气化动力学的研究。     

煤焦加压Boudouard反应动力学

将3种不同变质程度煤于1173K下制成煤焦,在PBBR装置上于1073～1223K温度和0.29～2.47MPa下进行煤焦Boudouard反应试验。提高反应温度和压力均能使煤焦的基碳转化率和平均比气化速率增大,且显示温度的影响大于压力。随着原煤变质程度加深,其煤焦的气化活性减小。未反应芯表面反应模型能较好描述此气化过程,并可计算出反应动力学参数。活化能,频率因子和反应级数。用Na_2CO_3和K_2CO_3作催化剂能明显加速官地煤焦与CO_2气化反应速率,并显著降低其反应活化能,且K_2CO_3的催化效果大于Na_2CO_3。     

生物质固定床气化试验研究

根据生物质的气化原理，利用固定床上吸式气化的试验方法，对生物质进行气化研究．搭建一小型气化试验炉，分析采样气，得到气化气的热值．利用实测数据计算法计算各种气化指标，同时研究了炉温、原料特性、燃料层厚度等操作条件对生物质气化的影响．建立了数学模型，对气化过程进行模拟，进一步研究气化炉内部的反应状况．比较模拟计算得出的燃气成分、热值与试验测得的相应数据，验证了上吸式固定床气化方法的可行性．     

固定床气化器中生物质原料的热解气化特性

分析了生物质原料的化学和物理性质，指出了原料性质对固定床气化器中反应过程的影响。详细分析了下吸式固定床气化器中的反应过程，热解，氧化和还原反应的机理，控制反应的主要因素。指出了生物质原料气化反应工艺的关键是维持反应层的稳定，针对秸秆类低品质原料的性质，提出了气化器工艺设计的要点。     

加压颗粒层固定床压力损失的研究

本文研究了加压条件下气流通过石英砂颗粒层的固定床床层压降模型,实验结果表明在Re<5.0的情况下,床层压降与气体速度呈线性关系,而压力对床层压降的影响可以忽略。通过实验数据对Ergun方程的无量纲系数修正,模型预测值与实验值偏差从最高60%降至8%以内,提高了该模型在实验范围内的预报精度。     

煤加压气化工艺废水处理技术探究

Lurgi加压气化和BGL加压气化工艺的引进,为我国丰富的褐煤等劣质煤源找到一条有效的利用途径。在采用煤加压气化工艺生产原料气的同时,会产生大量的废水。通过分析废水来源,讨论废水的有价回收、预处理、生化处理的方法,对几家废水处理装置的实际运行数据进行分析、对比,为今后煤加压气化工艺废水的处理提供了指导和借鉴。     

用热分析法研究半焦气化动力学

使用等温热重法，对鞍山钢铁公司高炉喷吹用的城子河烟煤制得的半焦气化动力学特性作了研究，并与焦炭的反应性作了比较。研究表明，半焦的反应性优于焦炭，半焦的气化反应是由气体的内扩散控制的，相应的表现内扩散活化能力为１３６．８３ｋｊ／ｍｏｌ，并得出了半焦气化的动力学模型。模型预测值与实测值有很好的一致性。     

玉米芯热重分析及气化反应动力学研究

利用热重分析实验得出玉米芯气化可大致分为3个阶段：水分蒸发、挥发分析出和焦炭阶段．研究表明,当升温速率为20℃／min时,物料的最大失重率只有85．75％,在所有的升温速率中最小;当升温速率为10℃／min时,物料的最大失重率可达到97．94％．以升温速率为5℃／min的热重曲线研究玉米芯气化过程中的挥发分析状况,当温度在250℃-330℃时,气化反应属于2级反应,其拟合方程Y=-2332．3x-7．9534,活化能E和指前因子A分别为19．4kJ／mol和3．4×10^4min;温度在330℃～530℃时,气化反应属于1级反应,其拟合方程Y=-1960．5x-9．7076,活化能E和指前因子A分别为16．3kJ／mol和5．0×10^1min^-1．     

煤和煤焦在压力下加氢气化的动力学研究——Ⅰ.温度的影响

在固定床加压反应器和加压热天平上,对五种中国气化用煤及其煤焦进行了加氢气化的动力学研究。发现在升温过程中各类产品气体的生成速率都随温度而变化,甲烷和乙烷的生成速率在600℃左右可达到最大值。沈北、蔚县煤焦在850～1000℃,2.1 MPa下加氢反应的表观活化能分别为108和95kJ/mol。随着煤焦制备温度的提高,煤焦加氢反应的平均比气化速率和最终转化率都下降。     

固定床生物质气化机组主要技术性能试验研究

采用气相色谱议等仪器,测试并检验了固定床生物质气化机组的炉膛温度分布、燃气组分、低位发热量及杂质含量等主要性能指标,同时分析了物料种类、气化强度、炉膛温度、二次风系数等因素对气化效果的影响,初步探索了生物质气化机组设计的一般规律.研究结果表明:气化强度在200kg/m3.h左右时,生物质燃气的低位发热量和杂质含量可取得最佳值;二次风系数控制在20-25%之间,炉膛内还原区温度在700℃左右,可以保证较好的燃气质量.     

活性炭固定床吸附SO_2的机理及动力学研究

研究以活性炭吸附SO2为主要研究对象,对活性炭固定床脱硫过程的机理和脱硫的动力学特征进行了分析研究,并以Freundlich吸附等温线为模型,计算出了反应速率常数和反应级数,为其工业应用提供了技术参考.     

绝热固定床吸附动力学的研究

以CO-N_2混合气为吸附气体,活性炭负载氯化亚铜为CO的吸附剂,在初始温度25℃,压力0.1033MPa;CO初始浓度0.2～0.6mol/mol下进行了文题的研究。结果表明:进料浓度和气速的变化虽然都对吸附操作有影响,但前者的影响更大;进料气体温度的改变对吸附操作的影响不大;床层初始温度的改变对吸附操作的影响显著。经过一定时间后,固定床内的浓度分布可以认为是定常型。     

中国典型煤种煤焦水蒸气气化反应特性研究

研究了5种典型煤种在1 100～1 400 ℃范围内的煤焦水蒸气气化反应特性,并利用未反应碳缩合模型进行数值模拟.实验与计算结果表明,在煤焦水蒸气气化反应过程中,随着温度的升高,气化反应控制步骤逐渐由化学反应动力学控制过渡到扩散控制;在高温条件下,高灰熔点煤与低灰熔点煤的气化反应特性有所不同,这与高温下低灰熔点煤灰发生熔融、灰层阻力增大有关.未反应碳缩核模型的计算值与实验值吻合较好.     

基于?分析的固体废弃物固定床气化AHP-FCE评价方法研究

本文提出了一种基于?分析的层次分析-模糊评价法(analytichierarchyprocessandfuzzy comprehensive evaluation,AHP-FCE),并利用该方法对村镇固体废弃物的固定床气化工艺进行评价、预测和优选﹒首先,利用?分析法计算出气化系统的?效率;其次,结合AHP法和FCE法从?效率、产气率、产气LHV、温室气体和废渣排放量5种评价指标对气化工艺进行综合性评价﹒结果表明：当T=1000℃、ER=0.35时,该气化系统的综合评分最高;氧气-水蒸气气化工艺优于空气气化和水蒸气气化;上吸式空气气化和下吸式氧气-水蒸气气化评分较高,即为最优的村镇固体废弃物固定床气化工艺﹒