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摘要：我国传统的煤炭开采、运输和转化历程普遍有着资源利用效率低、环境污染严重等不足，而地下煤气化技术作为一种很有潜力和优势的洁净煤技术开始获得重点探讨。煤炭地下气化原理和地面气化类似，只是工艺形态和影响因素不同，由此可以借鉴地面煤气化热力学和动力学浅析策略来探讨地下气化历程的特性。本论文用大雁和鄂尔多斯两种地下气化用煤针对尺度效应进行一系列的热解和气化方面的探讨工作，共分为四种尺度：20mm边长的大方块、10mm边长的小方块、1.25-2mm颗粒和74-105μm粉末。首先对整个煤气化历程中的尺度效应进行动力学机理探讨，结果表明受传热传质的影响，煤焦的气化反应速率随着尺度的增加而降低。用均相模型和收缩核模型均可对尺度煤气化反应历程进行比较好的模拟，而且发现动力学参数指前因子和表观活化能之间有着动力学补偿效应，而且在同样的条件下，不同种煤焦的尺度之间的动力学补偿效应基本相同。然后对不同尺度煤的热解机理及其关联因素进行探讨，发现其热解历程符合均相模型，尺度对N_2气氛下热解历程没有太大影响。结合煤块内部形貌和微晶结构浅析，发现主要是煤焦的破碎和孔结构的形成对热解期间挥发份的析出产生影响，而且大尺度煤块在慢速升温热解历程中内部形成大的裂缝，而趋于外表部位则形成小的裂缝和微小的孔和通道，这种形貌结构对后期的气化反应产生影响。最后对快速升温和慢速升温焦进行1000℃下CO_2气化特性的探讨，发现对于快速焦来说，发现所有尺度的气化动力学模型适合收缩核模型，而且随着尺度增加，有向均相模型过渡的走势。对于慢速升温焦来说，随着尺度的增加，动力学机理模型以均相趋于收缩核模型。同时通过对气体不同体积流量和反应气体浓度的实验，说明不同尺度气化反应速率的不同主要是由于内扩散的不同导致的，外扩散和化学反应影响很小。关键词：气化论文地下煤气化论文煤块尺度论文反应动力学论文补偿效应论文形貌结构论文
摘要4-5
Abstract5-9
1 绪论9-19
1.1 课题背景9-12
1.2 煤气化探讨近况12-17
1.3 探讨内容17-19
2 实验装置及实验策略19-28
2.1 实验煤样和煤质浅析19-20
2.2 实验装置及浅析策略20-24
2.3 热浅析动力学探讨24-28
3 不同尺度煤的热解反应特性28-49
3.1 不同尺度煤的 CO_2热解气化动力学探讨28-33
3.2 不同尺度煤热解动力学探讨33-37
3.3 不同尺度煤热解的历程中气态产物的分布37-41
3.4 大尺度煤焦表面形貌浅析及其关联影响41-44
3.5 大尺度煤焦的碳微晶结构浅析及其关联影响44-47
3.6 本章小结47-49
4 不同尺度煤焦的气化反应特性49-63
4.1 不同尺度对焦的气化反应性的影响49-54
4.2 气氛及体积流量对气化反应速率的影响54-57
4.3 慢速热解焦的气化特性浅析57-61
4.4 本章小结61-63
5 结论63-66
5.1 全文总结63-64
5.2 下一步工作展望64-66
致谢66-68