【正文】 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。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。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(shì)，因?yàn)檫@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。 熱重分析儀 熱重分析儀（ Thermo Gravimetric Analyzer）是一種利用熱重法檢測(cè)物質(zhì)溫度 質(zhì)量變 化關(guān)系的儀器。通過 TGA 實(shí)驗(yàn)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。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采長(zhǎng)型的連續(xù)流動(dòng)管式反應(yīng)器。 ③ 爐內(nèi)煤粉是連續(xù)流動(dòng)的，這同工業(yè)裝置中的實(shí)際情況相吻合。 實(shí)驗(yàn)裝置 本實(shí)驗(yàn)的兩部分即 煤和石油焦的快速熱處理實(shí)驗(yàn)以及熱解焦的水蒸氣氣化實(shí)驗(yàn) 皆在滴管爐實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行。9— sampler。17— stirrer 用滴管爐研究煤等物質(zhì)的氣化過程 13 滴管爐的操作 具體實(shí)驗(yàn)操作步驟 (1)打開料倉，加入實(shí)驗(yàn)樣品，向料倉及爐膛分別通入吹掃氣，將料倉及管路中的空氣全部置換后關(guān)閉吹掃氣及料倉出氣閥門； (2)設(shè)定升溫程序，在連續(xù)通入惰性氣 (氬氣、高純氮 )的條件下，加熱升溫(5℃ /min)； (3)待爐溫升至設(shè)定溫度，熱解實(shí)驗(yàn)時(shí)，打開螺旋進(jìn)料器電機(jī)，調(diào)整轉(zhuǎn)速至指定值 (開始實(shí)驗(yàn)前已經(jīng)調(diào)試實(shí)測(cè)過進(jìn)料速率 )，開始進(jìn)料。選用進(jìn)料穩(wěn)定的樣品為研究對(duì)象，分析水蒸氣的加入量對(duì)氣化產(chǎn)物氣體的影響作用， 為了 排除熱解過程的 干擾， 脫除大部分揮發(fā)分，保證研究的是 煤焦和石油焦的水蒸氣氣化特性 。 Interinfluence between reactions on the catalyst surface and reactions in the gas phase during the catalytic oxidation of methane with air． Journal of Catalysis 20xx，197： 315— 323 [14]Charles R Monson， Geoffrey J Germane． A high— pressure drop tube facility for coal bustion studies華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)， 20xx 年 第 38 卷 第 11 期 [10] Kora K， Ida S． Gasification reactivities of metallurgical cokes with carbon dioxide， steam and their mixture[J]． Fuel， 1980， 59(1)： 59— 63． [1213] 12 許世森，張東亮，任永強(qiáng)．大規(guī)模煤氣化技術(shù)．北京：化 學(xué)工業(yè)出版社，20xx ； 13Eugene BH， Quah， Joseph F。 主要的 實(shí)驗(yàn) 內(nèi)容包括：在 1400℃ 下 對(duì) 內(nèi)蒙褐煤、神府煙煤、遵義無煙煤 在水蒸氣過量條件下進(jìn)行 水蒸氣氣化， 水蒸氣流量與進(jìn)料量比值選為 、 1。 15— gas sample collector。 7— corundum tube。第二部分為快速熱處理熱解焦在滴管爐內(nèi)水蒸氣氣化反應(yīng)性研究，包括不同煤階煤焦和石油焦的水蒸氣氣化，考察煤階、氣化溫度、氣化劑濃度 (水煤比 )對(duì)氣化氣 體釋放規(guī)律的影響，考察氣化過程焦的結(jié)構(gòu)和氣化活性變化。與采用靜止煤粉方法的 WMR所不同的是， DTF中的煤粉流動(dòng)的 (Continuous Solid Flow Technique)，反應(yīng)器具有很高的升溫速率 (104— 105℃ /s)，同工業(yè)反應(yīng)器中的實(shí)際升溫速率已十分接近。 滴管爐 滴管爐 (Drop Tube furnace DTF)中的固體反應(yīng)物依靠氣流夾帶進(jìn)入反應(yīng)器，又稱 Entrained Flow Reactor。從熱重曲線上我們就可以知道 CuSO4 煤氣化研究實(shí)驗(yàn)儀器 在煤氣化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究裝置中主要有熱重分析儀，固定床反應(yīng)器，流化床反應(yīng)器和電熱網(wǎng)反應(yīng)器和滴管爐。 氣化條件 （ 1） 氣化劑種類 Kora 等 [10]發(fā)現(xiàn)，褐煤和煙煤焦的水蒸氣反應(yīng)速率是 CO2 反應(yīng)速率的 25倍，無煙煤焦與水蒸氣氣化反應(yīng)的活性與煤化程度相對(duì)應(yīng)，煤化程度越高，水蒸氣氣化反應(yīng)活性越小．無煙煤焦與 CO2氣化反應(yīng)的活性與煤中礦物質(zhì)的催化作用有密切關(guān)系，礦物質(zhì)催化作用越大， CO2氣化反應(yīng)活性越大．無煙煤焦與 CO2的氣化反應(yīng)活性明顯小于與水蒸氣氣化反應(yīng)活性，后者比前者大 10倍左右．根據(jù)氧交換機(jī)理，水蒸氣和 CO2氣化的共同點(diǎn)均是從形成碳氧化合物開始的．根據(jù)此特性，本實(shí)驗(yàn)用水蒸氣作為氣化劑，使煤樣在極短的停留時(shí)間內(nèi)反 應(yīng)更充分得到更高的轉(zhuǎn)換率。 煤氣化反應(yīng)機(jī)理 研究者對(duì)煤與 CO2, H2O, O2等氣化反應(yīng)進(jìn)行了 大量的研究工作，提出了碳氧表面復(fù)合物的概念。用滴管爐研究煤等物質(zhì)的氣化過程 8 隨氣 流的運(yùn)動(dòng)，未反應(yīng)的氣化劑、熱解揮發(fā)物及燃燒產(chǎn)物裹挾著煤焦粒子高速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中進(jìn)行著煤焦顆粒的氣化反應(yīng)。它以小顆粒煤為氣化原料，這些小顆粒煤在自下而上的氣化劑的作用下，保持著連續(xù)不斷的混合和熱交換并始終處于懸浮狀態(tài)。流動(dòng)氣體的上升力不致使周體顆粒的相對(duì)位置發(fā)生變化，即同體顆粒處于相對(duì)固定狀態(tài)，因而稱為同定床氣化。 目前實(shí)驗(yàn)室研究煤焦熱解和氣化特性多是在較低溫度、煤樣靜止堆積在 坩堝或床層條件下進(jìn)行的，這與工業(yè)氣化爐的高溫高壓、短停留時(shí)間、氣固相充分接觸、動(dòng)態(tài)連續(xù)的快速氣化條件有顯著的差異。開發(fā)應(yīng)用煤炭現(xiàn)代開采和潔凈轉(zhuǎn)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)資源的安全 、搞笑開采和利用，推動(dòng)煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，為