開題報告-用滴管爐研究煤等物質(zhì)的氣化過程(文件)
【正文】 (3)待爐溫升至設(shè)定溫度，熱解實驗時，打開螺旋進(jìn)料器電機(jī)，調(diào)整轉(zhuǎn)速至指定值 (開始實驗前已經(jīng)調(diào)試實測過進(jìn)料速率 )，開始進(jìn)料。 13— condenser。9— sampler。5— electromotor。 實驗裝置 本實驗的兩部分即 煤和石油焦的快速熱處理實驗以及熱解焦的水蒸氣氣化實驗 皆在滴管爐實驗裝置上進(jìn)行。 用滴管爐研究煤等物質(zhì)的氣化過程 12 第三章 技術(shù)路線 本文主要借助滴管爐裝置進(jìn)行煤等物質(zhì)在水蒸氣中的氣化反應(yīng)性研究，實驗主要分為兩部分。 ③ 爐內(nèi)煤粉是連續(xù)流動的，這同工業(yè)裝置中的實際情況相吻合。反應(yīng)物在進(jìn)入取樣槍后被迅速冷卻，然后通過過濾或旋風(fēng)裝置收集煤焦 ，反應(yīng)揮發(fā)氣體則通入氣體分析儀器進(jìn)行分析。它的結(jié)構(gòu)簡單，采長型的連續(xù)流動管式反應(yīng)器。反應(yīng)氣體需要預(yù)先經(jīng)過整流裝置，以保持層流的狀態(tài)垂直穿過絲網(wǎng)，并迅速將反應(yīng)產(chǎn)物氣體攜帶進(jìn)入分析儀器。通過 TGA 實驗有助于研究晶體性質(zhì)的變化，如熔化、蒸發(fā)、升華和吸附等物質(zhì)的物理現(xiàn)象；也有助于研究物質(zhì)的脫 水、解離、氧化、還原等物質(zhì)的化學(xué)現(xiàn)象。通過分析熱重曲線，就可以知道被測物質(zhì)在多少度時產(chǎn)生變化，并且根據(jù)失重量，可以計算失去了多少物質(zhì)，（如 CuSO4 熱重分析儀 熱重分析儀（ Thermo Gravimetric Analyzer）是一種利用熱重法檢測物質(zhì)溫度 質(zhì)量變 化關(guān)系的儀器。升高溫度，有利于一水反應(yīng)（吸熱反應(yīng)）的進(jìn)行；而降低溫度有利于雙水反應(yīng)（放熱反應(yīng)）的進(jìn)行。隨著氣化技術(shù)的發(fā)展，氣化溫度有向高溫發(fā)展的趨勢，因為這樣可以提高反應(yīng)速率，增加碳轉(zhuǎn)化率，目前氣流床和流化床氣化溫度多數(shù)選擇在 1000℃以上氣化。 煤階 王鵬等 [7]用熱天平裝置研究了 3種 不同變度煤焦在 CO2及水蒸氣氣氛下的反應(yīng)活性．發(fā)現(xiàn)煤焦反應(yīng)性一般隨煤化程度的提高而降低，反應(yīng)活性的順序為：褐煤 煙煤 無煙煤，這與文芳等 [8]訓(xùn)研結(jié)果一致．這種結(jié)果目前已被多數(shù)研究學(xué)者所接受．但也有學(xué)者持疑義， Takarada 提出了低煤種的氣化反應(yīng)性不一定總是高于高煤化程度煤種，認(rèn)為煤焦的反應(yīng)性不僅與煤階有關(guān)，還與煤焦中含氧官能團(tuán)和無機(jī)化合物的含量有關(guān)． 熱解條件 （ 1） 熱解終溫 根據(jù)徐朝峰的研究 [9]，煤焦的非等溫氣化過程主要由煤焦的熱解后期和 CO2氣化階段組成．當(dāng)熱解終溫為 950℃時，煤焦熱解 后期失重明顯．且隨熱解終溫的降低，失重量增大，這主要是由于熱解終溫相對較低時，有利于揮發(fā)分殘留在煤焦顆粒內(nèi)部或表面；當(dāng)熱解溫度升高時，揮發(fā)分快速析出，而由于升溫速度較快，煤焦顆粒的失重量較?。S著熱解溫度的降低，煤焦的氣化速率快速增加，最大氣化速率從 %/min 變化到 %/min，而且只有 １個明顯的失重速率蜂，這是因為對高溫焦而言，揮發(fā)分的裂解氣化和煤焦的 CO2氣化接近，使得氣化失重速率曲線只有１個較寬的峰，且隨著熱解溫度的降低，失重速率峰逐漸變尖，主要因為煤焦在快速升溫過程中，揮發(fā)分殘留部 分析出，使得煤焦表面孔隙增大，從而增加了揮發(fā)分和煤焦與 CO2接觸反應(yīng)的機(jī)會，進(jìn)而加快了煤焦顆粒的氣化速度． 用滴管爐研究煤等物質(zhì)的氣化過程 10 （ 2） 熱解氣氛 根據(jù)比對氫氣和氮?dú)庵袩峤馑泼航沟陌敕磻?yīng)時間與熱解壓力的關(guān)系可見，在相同的熱解壓力下，氫氣中熱解所得煤焦的氣化活性明顯高于氮?dú)庵袩峤馑泼航?。不論用滴管爐研究煤等物質(zhì)的氣化過程 9 氧原子的來源是 CO2, H2O 還是 O2, 可以認(rèn)為碳氧復(fù)合物結(jié)構(gòu)沒有差異。 公式 (23)反應(yīng) 中 消耗一部分原料產(chǎn)生的熱量為兩個基本氣化反應(yīng)提供能量以維持反應(yīng)的連續(xù)反生。在研究煤氣化動力學(xué)過程中，我們主要考察擴(kuò)散 (傳質(zhì) )對反應(yīng)的影響，兼顧傳熱，一般不用考慮傳能的問題 [6] 煤氣化主要反應(yīng) 煤氣化，就是 將煤與氣化劑 (如空氣、氧氣、二氧化碳或水蒸氣等 )在一定溫度和壓力下進(jìn)行反應(yīng)，使煤中可燃部分轉(zhuǎn)化成可燃?xì)怏w (如一氧化碳、氫氣和甲烷等 )的工藝過程，即將煤中的有機(jī)質(zhì)最大限度地轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫臍鈶B(tài)產(chǎn)品。在氣化爐內(nèi)，煤炭細(xì)粉顆粒與氣化劑經(jīng)特殊噴嘴進(jìn)入反應(yīng)室，會在瞬間著火，直接發(fā)生火焰反應(yīng)，同時處于不充分的氧化條件下。有代表性的的流化床 氣化技術(shù)有常壓的德國 Winkler氣化工藝，加壓條件下的高溫溫克勒氣化工藝 HTW、美國的 UGas 氣化法、 KRW氣化工藝等。而且，裝置環(huán)境污染較大， 現(xiàn)場粉塵量較大，操作環(huán)境差，工藝相對落后。同時由于氣化劑與煤逆流接觸。固定床一般以塊煤或煤焦為原料。 用滴管爐研究煤等物質(zhì)的氣化過程 7 第二章 文獻(xiàn)綜述 煤氣化概述 煤氣化是指煤與氧氣 (空氣或純氧 )、水蒸氣或氫氣等氣化劑，在一定溫度及壓力下發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，固體煤轉(zhuǎn)化為含有 CO、 H CH4等可燃?xì)怏w和 CON H2S 等非可燃?xì)怏w的過程。 煤氣化反應(yīng)動力學(xué)研究是煤氣化基礎(chǔ)研究的很重要的研究內(nèi)容之一。 20 世紀(jì) 80 年代初期美國和加拿大為了解決兩國邊境酸雨問題提出了該技術(shù)。目前，中國大氣污染物中煙塵排放的 70%中 SO2占 90%、 CO2占 80%， NOx 占 70% 。中國能源生產(chǎn)供應(yīng)的總發(fā)展趨勢是 ： (1)在未來 2030 年，中國能源生產(chǎn)供應(yīng)量隨消費(fèi)需求將有顯著增長。經(jīng)濟(jì)的高速增長是以能源消費(fèi)的快速增長為基礎(chǔ)的， 20xx 年中國一次能源生產(chǎn)總量達(dá)到 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤(tce)，比 20xx 年的一次能源生產(chǎn)總量 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤提高了 %；人均能源消費(fèi)水平從 20xx 年的 噸標(biāo)準(zhǔn)煤增長到 噸標(biāo)準(zhǔn)煤。用滴管爐研究煤等物質(zhì)的氣化過程 1 用滴管爐研 究煤等 等物質(zhì)的氣化過程 資源與環(huán)境學(xué)院 能源化工系 熱能與動力工程 09級 100944
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