低阶煤热解动力学特性及与生物质共热解、热解产物深加工试验研究

发布时间：2021-05-20 19:59

　　我国煤炭资源丰富,低阶煤所占比例大,该煤种的高效转化和清洁利用已经成为煤炭行业发展的重点之一。依据低阶煤的组成与结构特征,以高效热解技术为先导,进行“中低温热解-热解产物深加工”的多联产技术路线,是实现低阶煤清洁高效梯级利用的必然选择。本文以低阶煤的高效分级利用为主线,开展了低阶煤热解高效利用及热解产物深加工试验研究。对低阶煤热解过程的定量描述有助于从本质上了解低阶煤热解反应过程,是低阶煤热解反应器设计和放大的第一步,也是最重要的一步。本论文首先建立了描述单颗粒煤热解的一维非稳态宏观动力学模型,从颗粒尺度上详细地研究了低阶煤热解时颗粒内复杂的物理化学过程。该部分首次采用等转化率方法和模型拟合方法相结合的方式对分布活化能（DAEM）动力学模型进行了动力学参数的求取。之后,基于获得的动力学参数结合传热模型,建立了单颗粒煤热解模型,经过模型验证后,模拟结果表明:低阶煤颗粒内的传热和反应是强烈耦合在一起的,煤颗粒内的传热阻力降低了煤的升温速率,延长了升温时间,导致大颗粒煤完全热解所需时间延长。在900℃高温流化床中3 mm内蒙兴和煤颗粒内外温差最高可达300℃以上,反应按缩核模型进行,完全热解... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：156 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
        1.1.1 我国能源生产与消费结构特点
        1.1.2 我国煤炭资源特点
        1.1.3 低阶煤利用途径及技术
    1.2 低阶煤热解研究进展
        1.2.1 低阶煤热解
        1.2.2 低阶煤催化热解
        1.2.3 低阶煤与生物质共热解
        1.2.4 低阶煤热解机理及动力学研究
    1.3 热解产物半焦利用技术现状
        1.3.1 半焦气化的主要反应
        1.3.2 气化剂对半焦气化的影响
        1.3.3 半焦催化气化
    1.4 热解产物焦油提质研究现状
        1.4.1 焦油加氢脱氧
        1.4.2 焦油催化裂解
        1.4.3 焦油水蒸气重整
        1.4.4 焦油中含氧化合物酸性组分的催化研究进展
    1.5 课题的提出
    1.6 论文研究目标与研究内容
        1.6.1 论文研究目标
        1.6.2 论文研究的内容
第二章 低阶煤热解宏观动力学模型的建立
    2.1 引言
    2.2 热重实验及单颗粒模型的建立
        2.2.1 实验煤样物性分析
        2.2.2 热重实验
        2.2.3 DAEM理论基础
        2.2.4 单颗粒模型的建立
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 热重分析
        2.3.2 热解动力学分析
        2.3.3 单颗粒模型研究
    2.4 小结
第三章 低阶煤热解3DAEM动力学模型的建立
    3.1 引言
    3.2 热重实验及3DAEM模型的建立
        3.2.1 原料
        3.2.2 热重实验
        3.2.3 3-DAEM模型的建立
        3.2.4 模型求解方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 煤样的工业分析和元素分析
        3.3.2 TG,DTG和DDTG分析
        3.3.3 DTG曲线的分峰拟合
        3.3.4 3DAEM动力学分析
    3.4 小结
第四章 低阶煤与生物质共热解基础实验研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验原料
        4.2.2 实验仪器与方法
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 生物质和煤热解的热重分析
        4.3.2 共热解对热解产物分布的影响
    4.4 小结
第五章 半焦水蒸气气化流化床研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验原料
        5.2.2 实验装置及实验过程
        5.2.3 进料器与进料速率的标定
        5.2.4 实验数据处理
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 半焦水蒸气-O_2气化反应
        5.3.2 半焦水蒸气-O_2气化研究
        5.3.3 半焦水蒸气-O_2催化气化研究
    5.4 小结
第六章 焦油模型化合物甲酸分解的催化研究
    6.1 引言
    6.2 实验部分
        6.2.1 催化剂的制备
        6.2.2 催化剂的表征
        6.2.3 催化剂的评价
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 催化剂表征结果
        6.3.2 碳化温度对催化性能的影响
        6.3.3 原料配比对催化活性的影响
        6.3.4 生物质原料种类对催化性能的影响
        6.3.5 催化剂Soy-Mo(0.1)的稳定性测试
    6.4 小结
第七章 结论与展望
    7.1 论文的主要结论
    7.2 论文的创新性
    7.3 建议与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]2016年我国能源形势分析和2017年形势展望[J]. 肖新建,杨光,田磊,杨晶,康晓文,李际,高虎,刘小丽.  中国能源. 2017(03)
[2]未来20年中国能源需求预测[J]. 何铮,李瑞忠.  当代石油石化. 2016(09)
[3]煤焦油加氢脱氧精制研究进展[J]. 许人军,胡薇月,崔文岗,李冬,李稳宏.  广州化工. 2016(15)
[4]中国煤炭消费对PM2.5污染的影响研究[J]. 薛文博,武卫玲,付飞,哈艳梅,雷宇,陈潇君,王金南,许艳玲.  中国环境管理. 2016(02)
[5]橄榄石基固体热载体影响褐煤热解产物分布的分析[J]. 邓靖,李文英,李晓红,喻长连,冯杰,郭小汾.  燃料化学学报. 2013(08)
[6]褐煤固体热载体催化热解研究进展[J]. 李文英,喻长连,李晓红,邓靖.  煤炭科学技术. 2012(05)
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[8]循环流化床煤分级转化多联产技术的开发及应用[J]. 方梦祥,曾伟强,岑建孟,王勤辉,骆仲泱.  广东电力. 2011(09)
[9]High-density circulating fluidized bed gasifier for advanced IGCC/IGFC-Advantages and challenges[J]. Chihiro Fushimi,Atsushi Tsutsumi,Masanori Ishizuka,Satoru Matsuda,Hiroyuki Hatano,Yoshizo Suzuki.  Particuology. 2010(06)
[10]生物质半焦气化技术的研究现状[J]. 吾瑜吉.  广州化工. 2010(09)

博士论文
[1]低阶煤催化解聚研究[D]. 梁丽彤.太原理工大学 2016
[2]生物质与煤共热解试验研究[D]. 陈吟颖.华北电力大学（河北） 2007

硕士论文
[1]中国煤炭需求总量预测与结构变化分析[D]. 张钟毓.陕西师范大学 2015
[2]落下床反应器中煤与生物质共热解研究[D]. 张丽.大连理工大学 2006



本文编号：3198351