王胜[1]2003年在《等离子煤气化动力学研究》文中研究指明电弧等离子体属低温等离子体中的热等离子体，这种等离子体内部的电子与重粒子温度几乎相等，均达到10~3K～10~4K，因此，不仅温度高，而且含有大量高能活性的粒子，等离子体辅助煤气化过程是一以多种自由基参与为特征的复杂反应体系。为在由清华大学、大连理工大学和我校共同研制开发的、具有中试工业规模的反应装置上研究等离子体辅助煤气化过程的特点，本文从等离子体煤气化影响因素、产物随温度和时间的变化以及不同添加物对产物分布的影响等方面进行了实验。在实验基础上对该过程进行了动力学分析。为了揭示反应器内的温度分布、煤粒的运动特点及反应过程机理和动力学特征，本文进行了计算机模拟。 本文对等离子体辅助煤气化的影响因素进行实验研究，探索出该工艺的最佳工艺参数：供粉速率为150g/min、供气量为18Nm~3/h、等离子体发生器输出功率为100kW、水蒸汽出口压力为0.3MPa。 运用经典的动力学研究方法，首先确定了该过程的基元反应，其次引入线性代数方法——求取系数矩阵的最大线性无关 太原理工大学硕士学位论文组，用线性无关向量来表示线性相关向量，确定了基元反应中线性独立部分，最后对线性独立部分运用稳态近似法对这一反应体系进行了简化。在上述分析和近似基础上，推导了该过程主要产物的速率方程式。 通过对反应器的热量计算，对反应器内难以用常规测温元件检测的一段反应器内的温度进行了推算;应用office 2000中的最小二乘法函数L刀，EsT(known‘y，s，knownJ，s，eonst，stats)对实验数据进行了线性拟合，求得了主要产物总反应的速率方程和速率常数;同时求得了主要产物的生成活化能，玩为68.42kJ/mol，CO为48.482kJ/mol，CO:为14.38kJ/m 01，和常规煤气化报道的相关数据相比偏小，说明了等离子体的介入降低了反应活化能促进了煤气化反应的发生。 由于等离子体煤气化反应的速率方程组是非线性的，本论文应用吉尔算法对这一体系进行了计算机程序模拟，得到了主要产物及其相关自由基的相对含量随时间的变化规律;并且和实验所得结果进行了对比，发现它们能够较好的吻合。 另外，本论文经过外加CaCO3和Cao的实验考查了无机物 (矿物质)对煤气化的影响。发现在等离子体辅助煤气化工艺中也应当是CaO起催化作用为主，CO:还原为辅。
庞先勇[2]2007年在《等离子体炬辅助煤气化研究》文中提出高温、高能和含有大量活性粒子的电弧低温热等离子体参与煤气化，必然会显着改变化学反应历程，加速化学反应进程，提高反应产率。等离子体炬辅助煤气化过程是一以多种自由基参与为特征的复杂反应体系。本文就是以国内外当前的研究工作为基础，选择了一些煤气化过程中的重要科学问题应用清华大学、大连理工大学和我校共同研制开发的、具有中试规模的立式和卧式两种反应装置进行实验研究，应用热力学、化学动力学、统计力学和量子化学方法进行了理论研究。主要包括以下几个方面的内容：1．建立了完整的实验方案，制定了详细的实验步骤和工艺流程，筛选出实验数据采集和处理方法，确定了立式和卧式两种反应器的最佳工况参数：最佳气量分别为15Nm~3／h和18m~3／h，最佳供煤量8.50kg／h和7.50kg／h，最佳的输入功率45kW和100kW，水蒸气流量10.00kg／h，H_2O和8.5kg／h，H_2O；等量煤气化，在立式反应器得到的产品气体积要小于卧式反应器，但前者的输入功率、单位产品气的能耗、耗煤量和冷水供量都要小于后者；根据实验产物分布、种类与常规煤气化的差别，发现在等离子体炬的温度下，常规气化过程中气相和液相物质会分解并与气化剂反应，在产品中非常少，难以检测。添加物的实验发现不同物质的催化作用存在差异，Na_2CO_3和CaCO_3效果最差，当NaHCO_3的含量在5～10％m，CaO为5％m，CaSO_4为10～15％m和NH_4Cl为15％m催化作用最好。2．对褐煤、高挥发分烟煤、无烟煤、低挥发烟煤和次烟煤的热力学分析得到：最适合的气化温度应是1700K左右，最合适的煤中碳与H_2O和O_2的关系为n(H_2O)∶n(O_2)∶n(C)=0.2∶0.2～0.3∶1，煤种对产物分布影响不大；根据量子化学计算分析发现，水蒸气气化熵增加明显，导致褐煤在常温下的Δ′_rG~0小于零，其它四种煤在高温情况下Δ_rG~0才小于零，反应可能自发进行，对应的转折温度T_(tr)依次为：329.24K，353.55K，518.12K和466.71K。3．通过量子化学计算揭示了激发态氧O_2~*和O_2~+与水分子的氧原子直接作用显着地改变了水分子的结构，有利于断键形成自由基OH，提出OH诱发煤气化反应的可能化学反应通道；通过对实验数据回归分析得到主要气相产物相对物质量分数y(i)(i=H_2，CO，CO_2)以工作气体中氧气物质量分数y(O_2)为变量的线性方程；实验上对提出的可能化学通道提供了佐证。4．通过等离子体炬辅助煤气化动力学的研究拟定出了气化集总动力学机理，推出气化过程主要气相产物H_2、CO和CO_2的速率方程由速率方程出发推导出与本实验情况较为吻合的动力学方程：考虑圆柱形反应器和拟合出的机理导出等离子体条件下碳转化率X_C与气化剂H_2O和O_2的物质量分数y(i)(i=H_2O，O2)关系式得到CO_2和CO生成反应的活化能与R的比值E_a／R分别为：～20 000，9000(8693.8)。应用碳转化率的收缩核模型，建立了主要产物的扩散型微分方程，求解方程，确定了它们的体积分数和煤粉粒径的关系：实验数据间接初步证明：CO_2是由速率较小的煤焦或半焦气化产生，可能是由化学反应控制的；CO和H_2是由挥发份物质气化产生的，其控制步骤应当是挥发分的释放。5．对各种添加物的煤气化研究中得到等离子体高温条件下催化机理，主要是以发生高温热分解产生活性物种原子氧O、原子氢H和OH等，进而诱发煤气化链锁反应为主，催化效果由它们的量和产生的难以程度决定。金属氧化物越不稳定，越易分解释放出O，催化效果越好；含氧酸盐分解温度越高，在分解同时越易引起对应产物中金属氧化物的分解，催化效果也越好。碳酸钙的分解温度较低，催化效果较差；碳酸钠的分解温度高于碳酸钙，对Na_2O分解释放O有利，但因为Na_2O的热稳定性高于CaO，盐的高分解温度对释放O有利因素被对应氧化物热稳定难释放O不利因素抵消，导致两种物质催化效果相似；CaSO_4分解温度较高，从而使得催化效果优于CaCO_3。碳酸氢钠和氯化铵都是含氢的物质，在热分解时会产生初级产物H_2O和NH_3，它们在分解产生H和OH的参与促进了煤气化反应的进行。催化作用与添加物的量有关，存在一个催化最佳含量。在一定范围内，随着添加物量的增加，促使气化进行，使产物中某些产物的含量增加。但是，当添加物的量超过某一值时，体系因物质的热分解而吸收大量热，温度因此而显着下降，直接影响了催化效果，使得产物中某些产物的含量呈下降趋势。
代松涛, 许慎启, 于广锁[3]2008年在《煤气化反应动力学实验研究方法进展》文中研究表明总结和概括了煤气化反应动力学研究中所使用的方法,对煤气化反应动力学研究中最常用的方法、工作原理及其优点和不足之处进行了详细的叙述,为研究者在进行煤气化反应动力学研究过程中实验方法的选取和实验装置的设计提供指导.
李松栋[4]2005年在《操作条件和添加物对等离子体煤气化的影响》文中进行了进一步梳理本文叙述了等离子体在煤气化过程中应用的重要性,同时对等离子辅助煤气化和常规煤气化指标进行了比较,说明等离子体辅助煤气化技术具有碳转化率高、合成气质量高、热值大、对环境污染小等一系列优点,是一项具有工业应用前景的技术,揭示了等离子体辅助煤气化研究的意义。 由于等离子体煤气化的基础参数在我国比较缺乏,以及在添加物对等离子体煤气化研究方面存在空白,所以本文对此进行了研究,得到如下基本的数据及结论。 在立式反应器中,等离子体发生器输出功率为45kW时,供煤速率为6.66kg/h,空气供量为14～15Nm~3/h,水蒸气供量为10.0kg/h,温度为1200K左右,煤粉粒度为75μm,富氧条件下,可以得到较高质量的合成气。并且气化结果优于卧式反应器。 通过添加有代表性的物质CaCO_3,CaO,CaSO_4,Na_2CO_3,NaHCO_3和NH_4Cl,从产品气的选择性、产品气质量和碳转化率叁方面考虑,研究了添加物对等离子体煤气化的催化效果:Na_2CO_3和CaCO_3的催化效果较差,NaHCO_3的加入量为5～20%,CaO的加入量为5%,CaSO_4的加入量为15%,NH_4Cl的加入量为15%时,催化效果较好,可以得到较高质量的产品气。
沈锋华[5]2016年在《煤气化过程中痕量元素释放的动力学特性及炭基吸附剂脱除的研究》文中指出煤中赋存的多种有毒痕量元素会在气化过程中释放出来,并随合成气利用被排放到大气中。由于煤气化属于典型的还原性气氛,部分痕量元素在气化过程中的挥发性远大于燃烧气氛。因此,必须加强煤气化过程痕量元素的释放行为和控制机理研究。但是,目前对于痕量元素在煤气化过程中释放随时间演化的特性,以及炭基吸附剂对痕量元素的吸附机理还存在一些重要问题有待解决。对其进行深入研究有助于进一步掌握痕量元素在煤气化过程中的释放特性,并为多种痕量元素的联合控制方法的开发提供理论依据。现有关于半挥发性痕量元素Cd、 Pb、 Zn释放的在线监测研究主要针对固体废弃物焚烧和煤燃烧过程展开,尚缺乏针对煤气化过程的相关研究。本文采用自行开发的烟气痕量元素在线监测方法研究了煤气化过程中Cd、 Pb、 Zn的释放动力学特性,并与煤热解和燃烧过程比较。在线监测结果表明,烟气中Cd、 Pb、 Zn的浓度受温度和气氛的影响。根据在线监测结果分别获得Cd、 Pb、 Zn在不同条件下的释放速率,建立包含温度影响的释放动力学方程,描述各自条件下Cd的释放动力学特性。采用热力学方法研究了不同温度和气氛下Cd的形态和分布。气化和热解过程中Cd以单质形态存在于烟气中,以CdS存在于固相中。燃烧过程中Cd以CdCl2等多种形态存在于气相中,并与飞灰中的矿物反应,从而向固相迁移。目前尚没有针对煤利用过程中易挥发痕量元素As和Se释放的在线监测研究。采用烟气痕量元素在线监测方法研究了煤气化过程中As和Se的释放动力学特性,并与煤热解和燃烧过程比较。烟气中As和Se的浓度随反应温度和气氛的改变发生明显变化,表明温度和气氛对As和Se的迁移转化有显着影响。根据在线监测结果,分别建立了不同气氛下As和Se的释放动力学方程。研究表明,煤气化过程As与飞灰中CaO反应生成Ca(AsO2)2■, Se与飞灰中的Fe203反应生成FeSe;煤热解过程As与CaO反应生成Ca(AsO2)2, Se以FeSe存在于固相中;煤燃烧过程As与CaO反应生成Ca3(AsO4)2和Ca(AsO2)2,Se主要与CaO反应生成CaSeO4.研究结果对于痕量元素的在线监测和释放规律有重大意义。H2S对炭基吸附Hg的影响机理还不清楚。为深入研究H2S对Hg在炭基表面吸附的影响,采用密度泛函理论B3PW91方法,构建了较好表征炭基吸附剂表面的锯齿形(zigzag)和扶手椅彤(armchair)的簇模型,分别计算H2S在炭基zigzag表面和armchair表面的吸附。H2S在炭基表面的吸附属于较强的化学吸附,H2S分子在吸附过程中发生解离,并在炭基表面形成C-SH或C-S。在前述研究基础上,分析H2S对炭基吸附剂吸附Hg的影响,考察炭基吸附剂联合脱除H2S和Hg的能力。结果表明,H2S解离吸附形成的CS-S和CS-SH不直接与单质Hg反应,但炭基表面S的存在会增加邻近吸附位的吸附活性,从而增强了炭基对Hg的吸附能力,使其更倾向于化学吸附。HgS在炭基表面的吸附形式有解离吸附和非解离吸附。研究H2S和炭基表面含氧官能团(吡喃酮和酮)的反应,结果表明吡喃酮和酮均为炭基表面H2S的吸附活性位,吡喃酮和酮中的羰基氧原子可与S原子成键,形成C-OS。吡喃酮对H2S的吸附活性远大于酮,这可能是由于吡喃酮中醚氧原子的存在造成的。分析碱性含氧官能团对炭基吸附剂联合脱除H2S和Hg的影响。吡喃酮可促进Hg在炭基表面的吸附,使Hg更倾向于化学吸附。吡喃酮对炭基吸附汞的影响与醚氧原子数、醚氧原子和羰基氧原子的相对位置有关。炭基吸附剂可实现对煤气化烟气中H2S和Hg的联合脱除,吡喃酮类含氧官能团的存在有助于提升炭基吸附剂对H2S和Hg的联合脱除能力。炭基吸附剂具有脱除煤气化烟气中As和Se的能力,但具体机理还不清楚。本文采用密度泛函理论研究了煤气化烟气中不同形态的砷化物和硒化物在炭基表面的吸附。砷化物在炭基表面的吸附属于较强的化学吸附,吸附稳定性依次为AS2>AS4> AsH3， As原子与表面C原子间形成较强的共价键。As2在炭基表面的吸附形式为非解离吸附;AsH3倾向于解离吸附在炭基表面;As4在炭基表面的吸附形式为非解离吸附。硒化物在炭基表面的吸附属于化学吸附,吸附稳定性依次为H2Se> AsSe> PbSe,吸附构型稳定,不会发生脱附。H2Se倾向于解离吸附在炭基表面;AsSe在炭基表面的吸附形式有解离吸附和非解离吸附,其中非解离吸附形成最稳定的吸附构型；PbSe在炭基表面的吸附形式为非解离吸附。综上,炭基吸附剂有潜力实现对煤气化烟气中H2S、Hg、As和Se的联合脱除。
潘腾云[6]2016年在《CO_2旋转弧等离子体煤气化制取合成气的研究》文中进行了进一步梳理近年来,虽然煤炭在我国能源消费比例正逐年下降,但从长远来看,煤炭依旧占据我国能源消费的主导地位。煤气化过程作为煤炭高效清洁利用的手段之一,受到国家和社会的积极关注。目前,普通煤气化过程存在气化温度不高,产生焦油等诸多问题；另一方面,随着化石资源的大量使用,CO2等温室气体的大量排放导致的环境和气候问题日益严峻。热等离子体具有高温,高焓,和高能量密度等特点,在化工强化过程中有着广泛的应用。因此,以CO2热等离子体进行煤气化技术的研究不仅有望实现煤炭的有效转化,而且为CO2的资源化利用提供了一种新途径。本论文通过自行设计的旋转弧等离子体反应器进行煤气化技术的研究,对影响煤气化过程的关键因素进行了考察,为煤炭的高效利用以及CO2的节能减排提供了一种切实有效的方法。本论文选取了四种煤粉进行热等离子气化实验的研究,探究了煤种性质、CO2进气量,输入功率以及进料比对于煤气化过程的影响。实验结果表明,不同煤种的气化产品气中主要以CO与H2为主,其含量与煤种自身挥发分的含量有着明显的正相关关系。当CO2进气量从0.77Nm3/h增加至1.37Nm3/h,H2的收率从63.9%增加至73.3%,CO收率从60.2%增加至83.4%,CO2的含量可以控制在2.3%以下。在CO2进气量为1.0Nm3/h时,随着输入功率的增加,H2的含量先增大后减小,其最高含量达到29.3%,碳转化率从77.1%增加至83.0%。当输入功率为18.0kW时,CO以及H2的最高收率分别达到82.7%以及71.8%。在对进料比的考察实验中,随着进料比γ的减小,气体产物中CO2含量增加,H2含量减少。在进料比为17.8时,能量转化率效率可以达到最高值71.6%,碳转化率达到最高值90.4%。通过Chemkin以及Fluent软件对煤气化过程进行热力学以及动力学模拟。热力学模拟的结果与实验结果存在一定的偏差,表明煤气化过程并未达到热力学平衡。动力学模拟选取了41种基元反应以及固定碳与气化剂的气固反应作为等离子煤气化过程的反应机理。动力学模拟显示,反应器的气化温度在2800～3800K之间,高于普通气化过程。气体各组分在反应器中的变化规律显示,煤气化过程的先后发生挥发分释放反应,挥发分与气化剂间的均相反应以及固定碳与气化剂间的气固反应。模拟出口的产品气组成与对应的气化结果相一致。动力学模型的建立及其计算结果,为反应器的设计优化以及深入了解气化过程都提供了必要的参考和依据。
孙晋[7]2002年在《电弧等离子体炬为辅助热源的煤气化的数值模拟——两相化学反应湍流的数值模拟》文中研究说明中国具有丰富的煤炭资源，但煤炭利用效率低、环境污染严重，为提高煤炭利用效率，降低燃煤环境污染必须发展煤气化这种煤的“洁净转化技术”电弧等离子体炬为辅助热源的煤气化技术有反应速度快、反应程度高、煤种适应范围广、对环境友好等一系列优点，是一种较为新颖、由前途的煤气化技术。在对现有的化学反应湍流数值模型的总结和研究的基础上，本文对其详细过程描述和机理的数值模拟进行了研究，具体工作包括：研究、消化吸收俄罗斯等离子煤气化的先进理论和经验，分析等离子煤气化一维计算程序，并使用此程序计算分析一种中国煤的气化过程和结果；使用STAR-CD的煤燃烧计算模块对一种等离子体煤气化反应器内部流场进行数值模拟，根据计算分析结果对反应器进行了优化设计，并对不同进口条件下的流动情况进行了计算分析；对煤气化的化学反应湍流作了初步探索研究，使用不同的化学反应模型对这种湍流流动进行了模拟。模拟结果表明：新型反应器的热效率和煤气化率与原反应器相比都有所提高；详细的叁维数值模拟可以用于反应器设计的优化；不同的化学反应湍流模型会对湍流的数值模拟结果造成不同的影响，这需要进一步探索。
戴超[8]2017年在《CO_2气氛煤气化焦油气非平衡态等离子体转化研究》文中进行了进一步梳理新一代煤化工技术和开发适合我国国情的洁净煤技术对我国能源使用及环境问题解决具有重要意义,其中煤气化是现代煤化工的龙头。在不以制取焦油为目的煤炭加工过程中,焦油就成为了副产物,煤气化过程中会伴随焦油的生成,如果这些焦油组分不能得到很好的去除将会对气化系统及用气设备产生极大危害,因此研究煤气化合成气中焦油等污染物净化及重整转化技术具有重要意义。此外,非平衡态等离子体在化学反应转化领域具有独特的优势,正成为新的研究热点。本文提出将非平衡态等离子体技术运用于煤气化焦油重整转化中,建立无焦油煤气化系统,并研究煤气化焦油非平衡态等离子体重整转化特性。针对无焦油煤气化系统,本文首先对煤气化系统部分进行一定程度的研究,提出了一种以CO2为介质的间壁式加热两段式煤气化圆管移动床反应器,通过数值模拟研究对间壁式加热段的加热效果进行评估并对该段中的煤热解反应特性进行分析。结果表明间壁式加热移动颗粒床能够获得理想的加热效果,热解反应也能够顺利发生。对于非平衡态等离子体作用下焦油苯在CO2气氛下的重整转化特性研究,本文以焦油组分苯为研究对象,为获得焦油主要组分苯在CO2气氛下的非平衡态等离子体转化特性及机理。本文以实验与数值模拟为主要手段,其中实验包括转化产物组分的测量与等离子体发生光谱的诊断。因反应气氛对焦油的转化影响至关重要,文中首先对背景气纯CO2非平衡态等离子体反应特性进行实验,并建立CO2非平衡态等离子体反应模型,为预备性研究。然后,对苯在CO2气氛下非平衡态等离子体转化实验的产物及等离子体光谱特性进行分析,并根据实验结果建立CO2气氛苯在非平衡态等离子体作用下的非热力学转化机理模型,通过对比高温下苯的热力学转化与非平衡态等离子体作用下苯的非热力学转化的动力学模拟结果,对转化过程及机理进行分析与讨论。结果表明:CO2在非平衡态等离子体作下能够转化生成CO与O2,CO2非平衡态等离子体发射光谱谱线中强度最大的谱线均为O自由基的激发谱线,O自由基的产生是CO2非平衡态等离子体活性的主要来源之一。CO2气氛下焦油气组分苯的非平衡态等离子体转化反应实验表明,转化反应的气态产物以CO为主,转化过程中会伴随积碳的生成。对比分析CO2、纯苯气及混合模拟气的非平衡态等离子体发射光谱表明,CO2非平衡态等离子体相比苯占据主导地位,因此CO2非平衡态等离子体离解产生的O自由基在苯非平衡态等离子体转化反应过程中会起到至关重要的作用。最后,对于CO2气氛下焦油气组分苯非平衡态等离子体转化机理分析表明,对比高温下苯的热力学转化动力学模拟结果,CO2非平衡态等离子体中离解生成的O自由基是触发转化反应的主要原因之一,该自由基在高温下苯的热力学转化动力学模拟中未出现。在O自由作用下动力学模拟结果中的气态产物与实验保持一致。此外,对于积碳形成机理的分析表明,积碳主要以单质碳为主,形成应与苯在放电条件下发生的系列电子碰撞离解反应密切相关。
吴敏[9]2010年在《水射流对等离子点火燃烧过程影响的研究》文中指出目前,火力发电仍然占据我国电力行业的主导位置。大容量、高参数、环保型火力发电厂成为主要发展方向,因此,高效、环保就成为火力发电技术发展的首要任务。等离子点火与稳燃技术作为一种新型、高效、环保的无油点火技术,受到了广泛的关注。为了充分发挥等离子点火技术的特性,进一步提高燃烧的效率,促进低挥发分煤的点火与燃尽,本文就水射流对等离子点火过程的影响机理,展开细致的数值研究。本文在煤粉燃烧动力学及煤的热解与气化理论基础上,结合等离子体传热特性,利用FLUENT软件,建立基本守恒方程,确定边界条件,选用合适的数学模型,对水射流等离子点火燃烧过程进行数值模拟计算。本文中,根据等离子发生器阳极喷口等离子体温度和速度的性质,拟合方程,通过C语言编写源程序,编译加载到FLUENT中,作为等离子体入口边界条件；湍流模型采用标准k-ε模型模拟气相湍流输运；湍流燃烧模型选用混合分数／概率密度函数模型；辐射模型为P-1辐射模型；热解模型(挥发分析出模型)选用双方程竞争反应模型；焦炭燃烧模型为动力学／扩散控制反应速率燃烧模型。本文拟通过模拟计算,考察水射流情况下等离子点火燃烧器内部的温度场和各气态产物(CO、H2、O2、CO2和H2O)的质量分布场,通过与传统等离子点火燃烧器的数据进行对比,对新型燃烧技术进行分析,得出新型燃烧器对各参数的影响规律。分析与考察主要从以下几个方面考虑：(1)水射流对燃烧室内温度场的影响；(2)水射流对CO和H2产生的影响；(3)水射流对H2O和CO2等燃烧产物的影响。然后,本文拟通过对改变水射流的喷水量和煤种,得到由于改变燃烧工况对CO和H2的产量及燃烧室温度的变化规律,通过分析水射流对等离子点火燃烧过程影响,考察以下方面：(1)CO和H2产量与喷水量的关系；(2)煤粉元素与CO和H2产量及喷水量的关系。
梁晓晔[10]2013年在《煤基多联产系统的全生命周期评价及关键问题研究》文中研究说明近年来,我国经济快速发展对能源的需求急速增加,煤炭生产与利用的快速增长为社会经济持续发展做出了巨大贡献,同时也导致了严重的环境问题,并引发了一系列的社会经济问题。开发对煤炭资源清洁高效转化的新一代煤利用技术对我国社会经济的进一步发展具有极其重要的意义。煤基分级转化多联产是新一代煤炭转化利用技术的代表,将煤利用的多个工艺作为一个整体考虑,将整体效率最优化,从而实现煤炭高效低污染利用。多联产系统理论缺乏全面和深层次研究,还没有形成完整的理论体系,相关理论研究滞后于工程应用发展。除了电力之外,多联产系统的一次产品还主要包括裂解气化生成的半焦和低热值煤气及合成气。为了提高系统的总体效益,半焦的综合利用,和低热值煤气及合成气的燃烧就成为煤分级利用多联产技术发展的两个关键问题。本文系统地对煤基分级转化多联产系统及各项先进的煤利用技术从资源、环境和经济效益等方面进行全面的评估。对象包括：超超临界煤粉炉(PC)发电技术、整体煤气化联合循环发电技术(IGCC)、循环流化床(CFB)发电技术、循环流化床(CFB)分级转化发电技术、超超临界煤粉炉(PC)分级转化发电技术。结果表明,IGCC技术具有十分清洁高效的特点,但是投资成本高。直接燃煤技术投资少,但对环境的影响较大。煤的分级转化技术则实现了在充分提高能量效率的基础上,对污染物的排放也得到了非常有效的控制,并且投资成本仅有小幅度的提高,有利于推广和商业化运作,具有很好的应用前景。对于半焦的综合利用,本文以我国典型褐煤为原料,利用裂解提质得到的半焦制备了高品质水煤浆,浆体浓度均超过65%,且具有“剪切变稀”的流变特性及良好的稳定性。傅里叶红外光谱对样品的测量结果显示,随着裂解温度的提高,样品亲水性含氧基团减少褐煤的成浆性能得到了显着的改善。低热值煤气及合成气的燃烧方面,本文采用试验测量与数值模拟结合的方法研究了低温等离子体中的O3活性分子对合成气燃烧的强化作用和机理。实验建立了以热流量法为核心的燃烧测试平台,准确测量火焰传播速度的变化,最小误差0.478cm/s,平均误差<1cm/s。此外,我们搭建了GRI-Mech3.0+Ozone、USC Mech H+Ozone和Davis H2/CO-O3叁种臭氧强化燃烧的机理,对合成气的一维绝热层流火焰进行了数值模拟,并与试验结果进行了对比分析。研究结果表明,O3对合成气火焰有显着的强化作用,强化效果随臭氧浓度的升高呈接近线性的提高,而且03在贫燃与富燃区域对火焰的强化效果比速度峰值附近更为显着。O3能够加速支链反应,提高自由基的浓度,从而提高火焰传播速度,对合成气燃烧进行强化。
参考文献：
[1]. 等离子煤气化动力学研究[D]. 王胜. 太原理工大学. 2003
[2]. 等离子体炬辅助煤气化研究[D]. 庞先勇. 太原理工大学. 2007
[3]. 煤气化反应动力学实验研究方法进展[J]. 代松涛, 许慎启, 于广锁. 煤炭转化. 2008
[4]. 操作条件和添加物对等离子体煤气化的影响[D]. 李松栋. 太原理工大学. 2005
[5]. 煤气化过程中痕量元素释放的动力学特性及炭基吸附剂脱除的研究[D]. 沈锋华. 华中科技大学. 2016
[6]. CO_2旋转弧等离子体煤气化制取合成气的研究[D]. 潘腾云. 浙江大学. 2016
[7]. 电弧等离子体炬为辅助热源的煤气化的数值模拟——两相化学反应湍流的数值模拟[D]. 孙晋. 大连理工大学. 2002
[8]. CO_2气氛煤气化焦油气非平衡态等离子体转化研究[D]. 戴超. 东南大学. 2017
[9]. 水射流对等离子点火燃烧过程影响的研究[D]. 吴敏. 大连理工大学. 2010
[10]. 煤基多联产系统的全生命周期评价及关键问题研究[D]. 梁晓晔. 浙江大学. 2013
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