操作条件和添加物对等离子体煤气化的影响

摘要

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14～15Nm3/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CaCO3，CaO，CaSO4，Na2CO3，NaHCO3和NH4Cl，从产品气的选择性、产品气质量和碳转化率三方面考虑，研究了添加物对等离子体煤气化的催化效果：Na2CO3和CaCO3的催化效果较差，NaHCO3的加入量为5～20％，CaO的加入量为5％，CaSO4的加入量为15％，NH4Cl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。 结合等离子体煤气化反应的特征，并参照常规煤气化的催化机理，拟出了添加物在等离子体煤气化过程中可能存在的机理。各种添加物在等离子体高温条件下首先发生热分解，产生活性物种，进而诱发煤气化链锁反应。其催化作用主要取决于活性物种的种类和获取活性物种的难易程度。并且还发现添加物催化作用与它们的添加量有关，存在一个催化极限。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

第一章文献综述

1.1煤炭的地位

1.1.1煤炭在世界能源中的地位

1.1.2世界能源发展趋势

1.1.3煤炭在中国能源中的地位

1.1.4中国煤炭的利用现状及存在的问题

1.2煤气化技术的重要性

1.3常规煤气化

1.4等离子体煤气化

1.4.1等离子体简介

1.4.2等离子体煤气化的历史和现状

1.5等离子煤气化与常规煤气化的对比

1.6等离子体煤气化优势

1.7选题目的及研究内容

第二章等离子体煤气化实验

2.1实验装置

2.1.1等离子体煤气化反应装置

2.1.2等离子体电源控制系统

2.1.3等离子体发生器

2.1.4供料系统

2.1.5取样系统

2.1.6色谱分析系统

2.2工艺流程

2.3计量及数据处理

2.3.1气相色谱仪的工作条件及数据处理方法

2.3.2物料计量及计算

2.3.3气体流量的校准

2.3.4碳转化率的计算

2.3.5实验误差及数据校准

2.4小结

第三章立式反应器中的煤气化

3.1实验用煤的工业分析和元素分析

3.2影响煤气化的因素

3.2.1立式反应器结构的确立

3.2.2供煤量对煤气化的影响

3.2.3空气供量对煤气化的影响

3.2.4水蒸气供量对煤气化的影响

3.2.5温度对煤气化的影响

3.2.6煤粉粒度对煤气化的影响

3.2.7碳氧比例影响

3.3与卧式反应器的比较

3.3.1反应器结构与功能的比较

3.3.2气化结果的比较

3.4小结

第四章添加物对等离子体煤气化的影响

4.1常规煤气化中的催化剂

4.2常规催化煤气化研究概况

4.3等离子体煤气化中添加物的作用

4.3.1实验的原料

4.3.2实验步骤及条件

4.3.3添加物的热力学性质

4.3.4不同含量同种添加物对煤气化的影响

4.3.5相同含量的不同添加物对煤气化的影响

4.4小结

第五章添加物催化等离子体煤气化的机理研究

5.1常规煤气化催化机理的研究现状

5.2添加物催化机理研究

5.2.1碳酸盐类物质的催化机理

5.2.2含氢类添加物的催化机理

5.2.3其它添加物的催化机理

5.3小结

第六章结论与建议

6.1主要结论

6.2建议

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表文章情况