煤焦混合成型及成型焦气化反应特性研究

发布时间：2022-01-19 13:51

　　近年来,我国褐煤、长焰煤等低阶粉煤及焦粉的产量逐年增多。一方面由于粉煤及焦粉自身性能与市场需求的原因,销售困难,而且低阶粉煤加工所带来的经济及环境污染问题日益突出;另一方面用于造气的块煤/焦（气化焦）却处于供不应求的状态。研究发现将低阶粉煤通过加压成型煤,进行中低温热解制成型焦用于气化,可以实现粉煤提质分级利用,这一技术思路对于建立可持续发展的洁净能源系统具有重大意义。本文以褐煤半焦、长焰煤与无烟煤为原料,考察了课题组自主研发的煤改性粘结剂,不同辅助粘结剂—聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素、酚醛树脂和硅酸钠添加后的型煤性能,得到最优粘结剂配方,并确定型煤成型、干燥、炭化的最优条件,制备出高强度气化型焦,同时利用相关表征手段探讨了粉煤成型焦过程的粘结机理。最后通过气化反应装置进行了气化型焦与水蒸气气化反应特性研究,建立了气化反应动力学模型。经较系统的研究,获得的主要结果及结论如下:（1）型煤的冷热态强度随着成型水分、干燥时间和干燥温度的增加呈先升高后降低的趋势;随着成型压力、炭化终温和恒温时间的增加呈增大趋势;随升温速率的增加呈减小的趋势。正交试验的结果和分析表明,与成型水分和成型压力相比,粘... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：132 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 低阶煤洁净利用技术
        1.2.1 低阶煤气化
        1.2.2 低阶煤液化
        1.2.3 低阶煤提质技术
        1.2.4 低阶煤成型技术
        1.2.5 其他利用途径
    1.3 粉煤成型技术
        1.3.1 粉煤成型工艺
        1.3.2 型煤粘结剂的技术研究
        1.3.3 粉煤成块粘结机理
    1.4 工艺条件对型焦性能的影响
        1.4.1 原料粒度的影响
        1.4.2 成型水分的影响
        1.4.3 成型压力的影响
        1.4.4 粘结剂的影响
        1.4.5 炭化条件的影响
    1.5 煤气化研究
        1.5.1 煤气化反应基理
        1.5.2 煤气化过程的影响因素
        1.5.3 煤气化动力学研究
    1.6 课题研究内容
第二章 实验部分
    2.1 实验原料
    2.2 实验试剂
    2.3 实验设备
    2.4 实验装置及操作流程
        2.4.1 样品原料制备及粘结剂调配
        2.4.2 气化型焦制备装置及流程
        2.4.3 气化实验装置
        2.4.4 气化实验步骤
        2.4.5 空白气化对照实验
    2.5 产物及数据分析方法
        2.5.1 气体分析及其工作条件
        2.5.2 型煤性能要求及检测方法
        2.5.3 气化实验数据计算方法
    2.6 型煤/焦的表征分析
        2.6.1 傅里叶红外变换分析（FT-IR）
        2.6.2 X射线光电子能谱（XPS）
        2.6.3 比表面积和孔结构分析(BET)
        2.6.4 X射线衍射分析（XRD）
        2.6.5 扫描电镜分析（SEM）
        2.6.6 灰熔点的测试实验
第三章 煤焦混合成型研究
    3.1 成型各因素对型煤冷热态性能的影响
        3.1.1 原料粒度的影响
        3.1.2 成型水分的影响
        3.1.3 成型压力的影响
        3.1.4 煤改性粘结剂的影响
        3.1.5 粘结剂选择的影响
    3.2 干燥固结条件对型煤性能的影响
        3.2.1 干燥温度的影响
        3.2.2 干燥时间的影响
    3.3 炭化条件对型煤性能的影响
        3.3.1 炭化终温的影响
        3.3.2 升温速率的影响
        3.3.3 恒温时间的影响
    3.4 主要成型因素正交研究
        3.4.1 正交方案
        3.4.2 试验结果与分析
    3.5 本章小结
第四章 型煤炭化结构及粘结机理的研究
    4.1 傅里叶红外变换（FTIR）分析
    4.2 X射线光电子能谱（XPS）
        4.2.1 碳元素赋存状态分析
        4.2.2 氧元素赋存状态分析
    4.3 比表面积和孔结构分析
        4.3.1 吸附-脱附等温线分析
        4.3.2 比表面积和孔结构分析
    4.4 X射线衍射分析（XRD）
    4.5 型煤炭化粘结机理
    4.6 本章小结
第五章 型焦水蒸气气化特性
    5.1 气化温度对型焦气化反应的影响
        5.1.1 气化温度对型焦气化反应碳转化率的影响
        5.1.2 气化温度对型焦反应性指数的影响
        5.1.3 气化温度对型焦气化反应速率的影响
        5.1.4 气化温度对型焦气化反应产气特性的影响
        5.1.5 气化温度对型焦气化反应产气热值的影响
    5.2 水蒸气流量对型焦气化反应的影响
        5.2.1 水蒸气流量对型焦气化反应碳转化率的影响
        5.2.2 水蒸气流量对型焦反应性指数的影响
        5.2.3 水蒸气流量对型焦气化反应速率的影响
        5.2.4 水蒸气流量对型焦气化反应产气特性的影响
        5.2.5 水蒸气流量对型焦气化反应产气热值的影响
    5.3 型焦粒度对型焦气化反应的影响
        5.3.1 型焦粒度对型焦气化反应碳转化率的影响
        5.3.2 型焦粒度对型焦反应性指数的影响
        5.3.3 型焦粒度对型焦气化反应速率的影响
        5.3.4 型焦粒度对型焦气化反应产气特性的影响
        5.3.5 型焦粒度对型焦气化反应产气热值的影响
    5.4 灰熔融性对型焦气化反应的影响
    5.5 本章小结
第六章 型焦水蒸气气化动力学研究
    6.1 型焦水蒸气气化机理
    6.2 气化动力学模型
    6.3 不同模型对气化过程的模拟及比较
    6.4 气化动力学参数拟合
    6.5 本章小结
第七章 结论与建议
    7.1 主要结论
    7.2 工作建议
参考文献
致谢
发表论文和专利


【参考文献】：
期刊论文
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[3]神木煤制中低温热解用型煤工艺参数优化研究[J]. 杨芊,刘德钱,梁世航,康旋,周杨,党钾涛,解强.  洁净煤技术. 2015(03)
[4]褐煤热解及半焦成型特性研究[J]. 胡林斐,田斌,唐嘉伟,徐艳菁,屈胜,许德平.  煤炭加工与综合利用. 2014(12)
[5]低阶煤粉煤热解提质技术研究现状及发展建议[J]. 王向辉,门卓武,许明,翁力,刘科.  洁净煤技术. 2014(06)
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博士论文
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硕士论文
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[6]微波场中低变质粉煤成型热解工艺研究[D]. 闫敏.西安建筑科技大学 2013
[7]煤焦水蒸气气化过程中双金属催化剂的协同作用及机理研究[D]. 胡婕.华东理工大学 2013
[8]褐煤提质及其成浆性能研究[D]. 颜艳东.湖南科技大学 2012
[9]干煤粉加压气化反应实验及模拟研究[D]. 张夜雨.哈尔滨工业大学 2010
[10]煤热解与气化反应性的研究[D]. 赵丽红.太原理工大学 2007



本文编号：3596969