尺度对煤热解和气化过程特性影响的研究

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1、AThesisSubmittedinPartialofFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringEffectofparticlesizeontheprocessofcoalpyrolysisandgasificationCandidate：WeiLiuMajor：ThermalEngineeringSupervisor：Prof.HongYaoHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074，P.R.ChinaJan,2012独创性声明本人声明所呈交的学位

2、论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在

3、____________年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要我国传统的煤炭开采、运输和转化过程普遍存在资源利用效率低、环境污染严重等问题，而地下煤气化技术作为一种很有潜力和优势的洁净煤技术开始获得重点研究。煤炭地下气化原理和地面气化类似，只是工艺形态和影响因素不同，因此可以借鉴地面煤气化热力学和动力学分析方法来研究地下气化过程的特性。本文用大雁和鄂尔多斯两种地下气化用煤针对尺度效应进行一系列的热解和气化方面的研究工作，共分为四种尺度：20mm边长的大方块、10mm边长的

4、小方块、1.25-2mm颗粒和74-105μm粉末。首先对整个煤气化过程中的尺度效应进行动力学机理研究，结果表明受传热传质的影响，煤焦的气化反应速率随着尺度的增加而降低。用均相模型和收缩核模型均可对尺度煤气化反应过程进行比较好的模拟，而且发现动力学参数指前因子和表观活化能之间存在动力学补偿效应，而且在同样的条件下，不同种煤焦的尺度之间的动力学补偿效应基本相同。然后对不同尺度煤的热解机理及其关联因素进行研究，发现其热解过程符合均相模型，尺度对N2气氛下热解过程没有太大影响。结合煤块内部形貌和微晶结构分析，发现主要是煤焦的破碎和孔结构的形成对热解期间挥发份的析出产生影响，而且大尺度煤块在

5、慢速升温热解过程中内部形成大的裂缝，而趋于外表部位则形成小的裂缝和微小的孔和通道，这种形貌结构对后期的气化反应产生影响。最后对快速升温和慢速升温焦进行1000℃下CO2气化特性的研究，发现对于快速焦来说，发现所有尺度的气化动力学模型适合收缩核模型，而且随着尺度增加，有向均相模型过渡的趋势。对于慢速升温焦来说，随着尺度的增加，动力学机理模型从均相趋于收缩核模型。同时通过对气体不同体积流量和反应气体浓度的实验，说明不同尺度气化反应速率的不同主要是由于内扩散的不同导致的，外扩散和化学反应影响很小。关键词：气化地下煤气化煤块尺度反应动力学补偿效应形貌结构I华中科技大学硕士学位论文Abstra

6、ctEfficientuseofcoalandcontrollingseriousenvironmentalpollutioninprocessesofChina'straditionalcoalmining,transportandtransformationarebecomingaveryimportantissue.Asapotentialadvantagecleancoaltechnology,undergroundcoalgasification(UCG)technologyhasbeguntobefocusedonresearch.ThemechanismofUCGiss

7、imilarasthetraditionalcoalgasification,buttheprocessesandinfluencingfactorsaredifferent.Hence,basedontheresearchofthetraditionalcoalgasification,thekineticsandthermodynamicsanalysismethodcanbeusedtostudythecharacteristicsoftheunde