煤气化过程及反应动力学研究

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1、华东理工大学博士学位论文第I页煤气化过程及反应动力学研究摘要AVtR连机理与规律是选择气化工艺、设计和运行气化工业装置的基础，本文运用热失重仪研究煤气化过程中的煤热解、煤焦气化反应特性，并建立煤焦气化反应动力学模型。主要结论包括:t1?考察了低温加热时x气和突气流中煤性质的变化。结果表阴·干煤粉气化工艺中将干燥和输送过程一体化是可行的./wt低阶煤时应选用较低温度的热气体;气量对煤失重无影响1可考虑用尽量少al气体来输送尽量多的煤粉;煤粒受热后壁摩擦角和内摩擦角减小，=}}i}RR书3&k:，。、}}t:}t

2、4;}、Q--。)通过对原热失重。气路进行改造，实现利用热失重、究煤快速%#-彝mtif.t3.r};416"InMuvAM4-k'4`-%.模Wit#M时名秒内就可脱除绝大部分挥发物并可析出比其煤质工业分析更多量的挥发分。温度越高，煤越年轻，煤粒越细小，柑祸中煤量越少，其挥发分析出量越大。煤慢速热解I)TG图为双峰，脱灰煤DTO图低温有峰增加，其性质发生了变化。煤粒快速热解焦渣表面有大量胶质物及很深裂纹。()研究了气体扩散对杯状增祸内煤焦气化反应的影响。PHOEIVICS商用软件模拟杯状坦祸附近及内部流体运

3、动及浓度分布，并建立了柑祸反应一扩散模型。结果表明，建立的模型是可信的。反应_r散模型为热失重动力学实验研究提供有价值的指导。(#)尝试从非等温热失重曲线推断煤焦一c仇气化反应动力学模型:考察了煤焦粒度、恒温反应温度及气化剂分压对气化的影响，和建立模型吻合很好。默嘿赢默粼瓢蓉一靡豁袭嘿控制时速率方程为;一({I一41，二2.533、x，1。455州8Xp(一-，1，87.，1，I，RT))二}}`}30.31;凡(S)非等温热重。zawa法简便易用，但不适用于考察范围内机理发生变化的反应动力学研究，单一速率升

4、温速率法不同升温速率下表观活化能和指前因子存在“动力学补偿效应气等温热重法实验于代髻上_计算过程繁琐，但结果更可靠·今等vUVEA重动力学研究法有一定可比性必产r一(6)研究了煤焦.CO2,煤焦·水蒸汽气化反应。今化温度‘高·煤阶越低，气化反应速率第II华东理工大学博士学位论文越大;煤焦-C仇反应在1200℃左右由化学反应控制过渡到扩散控制;神府煤焦一水蒸汽气化反应速率是C02反应的3倍吞广一价〕运用小型加压固定床气化炉研究煤焦一混合气(含H2>CO,CO2和水蒸汽)加压气化反应·拌果表明，气化煤基两段组合式

5、煤气化工艺‘专利公开号CN1262309A)是可行的;煤焦气化温度越高，煤焦气化反应速率越大;气化剂流速高有利于煤焦气化反应;H2,CO对水，汽、COZ煤焦气化有阻滞作用务尸一(8)利用实验样本建立了BP网络和RBF网络对煤焦·混合气(C02和水蒸汽)反应速率常数预测模型。模型预测速度快、精度高。关键词:四热失重tiCj煤热解、煤焦气化、反应动力学、华东理工大学博士学位论文第III页StudyonCoalGasificationProcessandReactionKineticsABSTRACTAgoodun

6、derstandingofthecoalgasificationreactionandkineticsmodelmadeitpossibletoimprovegasifierdesignandeficiency.Thermogravimetricanalyzerwasemployedtostudycoalpyrolysisandchargasification,kineticsmodelsalsoweredevelopedinthepaper.Themainconclusionsasfollowing:(1)

7、Theefectoflow-temperatureheatingoncoalcharacterswasstudiedbymeansofthermogravimetricanalysisinNitrogenandairatmosphere.Theresultshowedthatitwasavailableforthegasificationprocesstorunpulverouscoal'sdryingandconveyingtogether.Lowrankcoalcouldemploylowerconvey

8、inggastemperaturethanhighrankcoal.Thegasflowspeedhadnotefectoncoalweightloss,soconveyinggascouldbeemployedaslessaspossible.Thewallfractionanglesandinsidefractionanglesdecreasedwhencoalswasheated(2)Fast