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第一章 绪论&Chun-Zhu Li余江龙译 1

1.1维多利亚褐煤作为能源的重要性 1

1.2维多利亚褐煤的典型性能 2

1.3维多利亚褐煤的主要应用 3

1.3.1粉煤燃烧 4

1.3.2气化 4

1.3.3液化 4

1.3.4煤砖制造、焦炭和碳材料的生产 5

1.3.5化工产品的生产 5

1.3.6维多利亚褐煤在吸附剂方面的应用 6

1.3.7维多利亚褐煤在农业上的应用 6

1.3.8煤灰的应用 6

参考文献 6

第二章 维多利亚褐煤的结构和性质&Jun-ichiro Hayashi， Chun-Zhu Li常丽萍译 9

2.1引言 9

2.2维多利亚褐煤的岩相学 9

2.2.1岩相成分 9

2.2.2显微组分 12

2.3维多利亚褐煤的物理结构和特征性能 14

2.3.1维多利亚褐煤的胶体性质 14

2.3.2碱溶解和腐植酸 15

2.3.3水作为探针分子表征褐煤的物理结构和特征性能 16

2.3.4孔体积和密度 22

2.3.5表面积和气体吸附 23

2.3.6小角散射和电子显微镜信息 26

2.4维多利亚褐煤的化学结构和特征性能 28

2.4.1维多利亚褐煤中的无机物 28

2.4.2官能团和离子交换特性 29

2.4.2.1含氧官能团及其定量分析 29

2.4.2.2其他官能团 37

2.4.2.3离子交换特性 37

2.4.3大分子结构特征 44

2.4.3.1溶剂抽提和溶胀 44

2.4.3.2氢键 52

2.4.3.3化学降解和生物降解 53

2.4.3.4芳香特性 55

参考文献 58

第三章 褐煤中的水分和褐煤的脱水&David J.Allardice， Alan L.Chaffee， W.Roy Jackson， Marc Marshall曾才译 65

3.1引言 65

3.2褐煤中水分的物理、化学和分析特性 65

3.2.1等温线和滞后现象 65

3.2.2等温数据中的吸附热 68

3.2.3 iH核磁共振试验 69

3.2.4差分扫描热量测定 70

3.2.5褐煤与水相互作用的分子模拟 72

3.2.6其他褐煤-水表面化学研究 74

3.2.7影响床层水分含量波动的因素 75

3.2.8水分含量的测定 75

3.2.8.1水分含量的定义和标准测定方法 75

3.2.8.2快速水分测定方法 75

3.2.8.3水分测定的仪器方法 76

3.3低阶煤干燥 76

3.3.1概况 76

3.3.2蒸发干燥 77

3.3.2.1蒸发干燥速度 77

3.3.2.2直接蒸发干燥工艺 78

3.3.2.3间接加热干燥工艺 83

3.3.3非蒸发脱水 84

3.3.3.1热能脱水工艺 84

3.3.3.2机械热挤压脱水 87

3.3.3.3有机溶剂脱水 88

3.3.3.4非蒸发脱水工艺废水 90

3.4褐煤的水分与无黏结剂成型 93

3.4.1型煤工业背景 93

3.4.2型煤工艺 93

3.4.3水分对型煤的影响 94

3.5结论 95

参考文献 96

第四章 维多利亚褐煤的热解&Jun-ichiro Hayashi， kouichi Miura余江龙译 104

4.1简介 104

4.2实验参数对维多利亚褐煤热解的影响 104

4.2.1煤热解的一般规律 104

4.2.2研究热解的反应器 105

4.2.2.1固定床反应器 105

4.2.2.2金属丝网反应器 105

4.2.2.3居里点反应器 106

4.2.2.4吊管反应器 106

4.2.2.5流化床反应器 107

4.2.3常压下加热速率对一次热解的影响 107

4.2.4决定加热速率对热解产物分布的物理及化学过程 109

4.2.5焦油中小芳香团簇的选择性释放 111

4.2.6外部气体压力对一次挥发分生成的影响 112

4.2.7一次热解过程中内在及外加金属物质的影响 113

4.2.7.1一次热解过程中内在AAEM物质的作用 113

4.2.7.2添加AAEM物质对褐煤热解特性的影响 116

4.2.7.3 AAEM物质对褐煤热解过程中轻气体形成的影响 117

4.2.8褐煤在活性气氛中的一次热解 117

4.2.9一次挥发分的二次反应 118

4.2.9.1固定床反应器中的快速热解 118

4.2.9.2夹带流反应器或吊管反应器中的快速热解 120

4.2.9.3压力对褐煤在吊管反应器和流化床中热解的影响 121

4.2.10吊管反应器和流化床反应器中快速热解的其他研究 123

4.3通过褐煤的闪热解制备化学药品 123

4.3.1以增加液体产量为目标的褐煤的闪热解 123

4.3.2新的热解方法 127

4.3.2.1溶剂溶胀后煤的热解 127

4.3.2.2在溶剂蒸气气流中煤的热解 128

4.3.2.3溶剂煤胶浆的热解 128

4.3.2.4溶剂溶解后煤的热解 129

4.4 AAEM物质的挥发 130

4.4.1一次热解中AAEM物质的挥发 130

4.4.2半焦中（与碳基体键合的）AAEM物质的挥发 133

4.4.3压力对AAEM物质挥发的影响 137

4.4.4 AAEM物质的挥发对半焦气化过程的影响 138

4.5煤热解反应的模型 138

4.5.1煤的化学结构及大分子结构与煤的热解 138

4.5.2单反应模型 140

4.5.2.1微分法 141

4.5.2.2积分法 142

4.5.2.3热煤解分析的单反应模型的验证 143

4.5.3定数的平行一级反应 145

4.5.4分布的活化能模型（DAEM） 146

4.5.4.1基本方程 146

4.5.4.2从实验数据估算V／ V*与E关系的方法 147

4.5.4.3估算f （E）和k0的方法 148

4.5.4.4利用新的DAEM方法对Argonne优质煤和维多利亚褐煤热解反应的分析 151

4.5.5以煤的结构为基础的热解模型 152

4.5.5.1 FG-DVC模型 154

4.5.5.2 FLASHCHAIN模型 155

4.5.5.3 CPD模型 157

4.5.5.4煤热解与Bethe格阵 158

4.5.6动力学模型进展的总结 162

4.6结语 162

参考文献 163

第五章 褐煤的气化和燃烧&Akita Tomita， Yasuo Ohtsuka常丽萍译 169

5.1褐煤气化 169

5.1.1引言 169

5.1.2气化工艺和方法 170

5.1.2.1气化过程 170

5.1.2.2褐煤气化研究中的实验方法 171

5.1.3挥发分和半焦气化 173

5.1.3.1挥发分的二次反应 174

5.1.3.2半焦气化 177

5.1.4气化过程中有机物／碳和无机物的结构变化 180

5.1.4.1有机物的特性和结构变化 180

5.1.4.2无机物的释放和滞留 182

5.1.5固有无机组分对半焦的催化气化 183

5.1.6外加无机物对半焦的催化气化 184

5.1.6.1碱金属和碱土金属化合物的催化 184

5.1.6.2过渡金属化合物的催化 187

5.2燃烧 189

5.2.1引言 189

5.2.2褐煤燃烧反应动力学 191

5.2.2.1反应性 191

5.2.2.2高温和高压下的反应性 191

5.2.2.3模拟 193

5.2.2.4着火 195

5.2.2.5爆炸 196

5.2.3矿物质和灰分 197

5.2.3.1表征矿物质、灰分和炉渣的方法 197

5.2.3.2矿物质和灰分的迁移变化 199

5.2.3.3燃煤过程中存在的灰分问题 201

5.2.3.4避免灰分引起的问题的措施 202

5.2.3.5灰渣的利用 202

5.2.4环境问题 203

5.2.4.1硫氧化物 203

5.2.4.2氮氧化物 204

5.2.4.3微量元素 206

5.2.5结论性评述 209

参考文献 209

第六章 褐煤热解、气化和燃烧过程中氮和硫的转化&Chun-Zhu Li田福军译 216

6.1维多利亚褐煤中的氮 217

6.2含氮模型化合物的热解 224

6.2.1含氮模型化合物的气相热解 226

6.2.2固态含氮模型化合物的热解或涉及炭黑和焦油生成的热解过程 227

6.3维多利亚褐煤中氮的反应机理 229

6.3.1煤中氮向挥发分-N和半焦-N的转化 230

6.3.2热裂解时挥发分-N的转化 232

6.3.2.1挥发分-N生成的HCN、 HNCO和NH3 232

6.3.2.2含氮模型化合物的热解同挥发分-N的热裂解的对比 235

6.3.3半焦-N的热裂解转化 238

6.3.3.1由半焦-N生成的HCN和NH3 238

6.3.3.2由半焦-N生成N2 241

6.3.3.3半焦中的含氮官能团 245

6.3.4热解时HCN和NH3生成的进一步探讨 247

6.3.5相关的实验技术及对煤中氮转化的影响 252

6.4气化和燃烧过程中NOx的NOx前驱体生成机理 253

6.4.1同O2的反应 253

6.4.2同CO2的反应 258

6.4.3同H2O和H2的反应 260

6.5维多利亚褐煤中的硫以及热解、气化和燃烧过程中硫的转化 262

6.5.1维多利亚褐煤中的硫 262

6.5.2热解、气化和燃烧过程中硫的转化 265

参考文献 267

第七章 利用褐煤的先进发电技术&Sankar Bhattacharga， Atsushi Tsutsumi余江龙，曾才译 277

7.1简介 277

7.2褐煤对先进发电技术的关键流程的影响 277

7.2.1干燥 278

7.2.1.1利用高温气体进行干燥 278

7.2.1.2利用水蒸气干燥 278

7.2.1.3非蒸发式干燥 279

7.2.2气化 279

7.2.3燃料气的燃烧 280

7.2.4气体净化 281

7.2.5半焦的燃烧 281

7.2.6燃料电池中燃料气的电化学转化 282

7.3先进发电技术 282

7.3.1系统模拟和一般假设 284

7.3.2循环流化床燃烧（CFBC）系统 285

7.3.3集成气化联合循环（IGCC）系统 286

7.3.4增压流化床燃烧系统 288

7.3.5先进增压流化床燃烧系统（A-PFBC） 289

7.3.6混合部分气化与常压CFBC （PG／CFBC）系统 291

7.4不同工艺效率的对比 291

7.4.1循环流化床燃烧系统的效率 292

7.4.2整体煤气化联合循环（IGCC）系统效率 293

7.4.2.1 IGCC与常压SFBD干燥结合的效率 293

7.4.2.2 IGCC与增压SFBD干燥联合系统的效率 293

7.4.2.3 IGCC与热气干燥联合系统的效率 294

7.4.2.4 IGCC与二段干燥、半焦循环和增压SFBD联合系统的效率 295

7.4.3增压流化床燃烧（PFBC）系统的效率 295

7.4.3.1煤的水分含量及干燥的影响 295

7.4.3.2超临界蒸汽循环的使用 295

7.4.4先进的增压流化床燃烧（A-PFBC）系统效率 296

7.4.4.1半焦燃烧室中的过量空气 296

7.4.4.2半焦产率 296

7.4.4.3蒸汽系统的状态 296

7.4.4.4原煤及干燥后煤的水分含量 297

7.4.4.5对A-PFBC系统模拟的进一步讨论 297

7.4.5混合部分气化与常压CFBC （PG／CFBC）系统的效率 297

7.4.6不同技术效率总结 298

7.4.7与采用高阶煤的类似技术的比较 301

7.5热-化学回热与气化-燃料电池联合系统 301

7.5.1热-化学回热的概念 301

7.5.2系统的描述 302

7.5.3过程模拟和主要假设 303

7.6需要进一步研发的方面 304

参考文献 305

第八章 维多利亚褐煤的液化技术&Osamu Okuma， Kinya Sakanishi余江龙译 307

8.1前言 307

8.2褐煤液化过程中的基本反应 308

8.2.1褐煤的结构与反应性 308

8.2.2煤的溶解和解聚 309

8.2.3褐煤液化过程中氢的传输 309

8.2.4褐煤的催化液化 310

8.3预处理对煤液化的影响 311

8.3.1干燥对褐煤液化的影响 311

8.3.2酸洗对褐煤液化的影响 311

8.3.3热预处理对褐煤液化的影响 312

8.3.4溶胀和植入 312

8.4新型煤液化溶剂和催化剂的设计开发 312

8.5褐煤液化工艺的设计与开发 317

8.5.1维多利亚褐煤作为液化原料的特点 317

8.5.2维多利亚褐煤液化工艺开发的理念 317

8.5.2.1脱水（DW）单元 319

8.5.2.2液化（PH）单元 320

8.5.2.3液化工艺中的预热 320

8.5.2.4液化（氢化） 322

8.5.2.5氢气的消耗 325

8.5.2.6煤液化的动力学模型 326

8.5.3固液分离（除灰） 327

8.5.3.1除灰溶剂的选择 327

8.5.3.2除灰效率与除灰条件的影响 329

8.5.4液化溶剂的氢化和液体产物的二次氢化 331

8.6产物的评价及提质 331

8.7维多利亚褐煤液化大型中试装置的开发与运行 335

8.7.1煤液化工艺的开发 335

8.7.2维多利亚褐煤液化工艺（BCL）发展的简单回顾 336

8.7.3中试装置的设备及其运行 336

8.7.4工艺性能（操作） 338

8.7.4.1新型煤浆法脱水（DW）单元 338

8.7.4.2一次氢化（PH）单元 338

8.7.4.3除灰（DA）单元 339

8.7.4.4二次氢化（SH）单元 339

8.7.5油产品的质量 339

8.7.6中试装置运行中的机械和材料问题（磨损与腐蚀） 339

8.7.7主氢化（PH）单元结垢的形成、固体物料的沉积和压降的提高 341

8.8煤液化的现状和发展趋势 343

8.8.1液化工艺的现状和未来的工业化推广 343

8.8.2针对工业化的工艺过程的改进 343

8.8.3 BCL工艺用于印尼低阶煤液化的可行性 345

参考文献 346