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第1章 煤焦化技术基础 1

1.1均匀温度分布条件下煤/半焦的膨胀与收缩 1

1.1.1均匀温度分布下焦化过程模拟 2

1.1.2煤的形态对体积膨胀与收缩特性的影响 4

1.1.3煤的形态对热解开始温度的影响 6

1.1.4挥发分含量对体积膨胀收缩率的影响 7

1.1.5最大体积膨胀率、收缩率与密度、粒度的关系 8

1.1.6煤的形态对焦化后期焦炭结构与形貌的影响 9

1.1.7煤的形态影响膨胀与收缩特性的讨论 10

1.2梯度温度分布条件下煤/半焦的膨胀与收缩 10

1.2.1梯度温度分布下焦化过程模拟 11

1.2.2升温速率、堆密度对煤料柱梯度温度的影响 13

1.2.3焦化时间对煤料柱径向收缩率的影响 15

1.2.4煤料柱径向收缩值与中心温度的关系 15

1.2.5煤料柱径向收缩值与梯度温度的关系 16

1.3焦化过程半焦孔隙结构演变规律 18

1.3.1半焦制备与表征 18

1.3.2半焦孔隙率变化规律 20

1.3.3比表面积变化规律 21

1.3.4累积孔体积变化规律 22

1.3.5孔径分布变化规律 25

1.3.6半焦的表面结构 27

1.4半焦/焦炭孔隙结构的分形特征 28

1.4.1孔结构分形特征模型的建立 29

1.4.2半焦孔隙体积分形维数的确定 30

1.4.3半焦孔隙体积分形维数随焦化温度的变化 33

1.4.4半焦孔隙体积分形维数随径向位置的变化 35

1.4.5气体流动过程中的半焦/焦炭介质透气性 35

1.5煤催化热解半焦结构演变规律 37

1.5.1无烟煤催化热解过程TC-FTIR分析 38

1.5.2无烟煤催化热解半焦孔与表面结构 40

1.5.3无烟煤催化热解半焦化学结构 41

1.5.4煤催化热解动力学 46

1.5.5不同煤种的催化热解反应性 48

参考文献 51

第2章 还原性气体返回脱硫脱硝技术 56

2.1焦炭中硫存在形式与空间分布 56

2.1.1焦化过程模拟 58

2.1.2焦炭中各种形态硫的空间分布 59

2.1.3焦炭中硫的XPS分析 61

2.1.4结焦室宽度对焦炭硫含量的影响 62

2.2焦化过程部分焦炉煤气返回脱硫 63

2.2.1焦化过程部分煤气返回焦炭脱硫 63

2.2.2焦化过程还原气返回脱硫规律 64

2.2.3高硫煤焦化过程还原气返回脱硫 66

2.2.4炼焦用混合煤脱硫规律 76

2.2.5焦化过程煤气返回的脱硫机理 78

2.2.6焦化过程返回煤气参数优化 80

2.2.7焦炉内气体分布数值模拟 84

2.3焦炉煤气焦化过程返回脱硫甲烷裂解作用 93

2.3.1焦炭反应性及反应后强度 93

2.3.2焦化过程返回甲烷 95

2.3.3焦炭性能的演变规律 96

2.3.4焦炭结构的演变规律 100

2.3.5气体返回和甲烷裂解对炉温及工艺过程的影响 104

2.4热解气还原脱除烟气中NOx 107

2.4.1热解气还原烟气脱硝模拟 107

2.4.2还原气氛下热解气组分还原NO均相反应 108

2.4.3氧化气氛下热解气组分还原NOx均相反应 111

2.4.4金属氧化物对热解气组分还原NO的催化作用 116

2.4.5烧结矿对NOx脱除反应的作用规律 119

2.5解耦燃烧与烟气返回脱硝 125

2.5.1实验原料、装置与方法 125

2.5.2焦炭还原NOx的作用规律 128

2.5.3解耦燃烧与烟气返回降低NOx排放 136

参考文献 140

第3章 煤与天然气/焦炉煤气共气化技术 145

3.1煤与天然气共气化原理 145

3.1.1合成气制备技术 145

3.1.2煤与天然气共气化技术原理 146

3.1.3煤与天然气共气化工艺流程 147

3.1.4煤与天然气共气化炉 147

3.1.5煤与天然气共气化反应过程 148

3.1.6合成气制备炉内的温度控制 148

3.1.7煤与天然气共气化的特点 148

3.2煤与天然气共气化温度 150

3.2.1合成气出口温度 150

3.2.2下部火焰区温度的控制 153

3.2.3最高火焰温度理论值 154

3.3煤与天然气共气化模拟研究 160

3.3.1煤与天然气共气化过程模拟 160

3.3.2煤与天然气共气化炉的操作效率 166

3.3.3煤与天然气共气化反应过程 171

3.4煤与天然气共气化示范研究 175

3.4.1共气化热态示范 176

3.4.2高温火焰区温度分布 179

3.4.3合成气有效成分 185

3.4.4煤种对甲烷和水蒸气转化率的影响 191

3.5焦炭和煤灰对甲烷裂解催化作用 193

3.5.1焦炭对甲烷裂解催化作用 193

3.5.2煤灰对甲烷裂解催化作用 197

3.5.3反应器器壁对甲烷裂解反应的影响 200

3.6煤与天然气共气化热力学与动力学 200

3.6.1煤与天然气共气化的物料衡算 200

3.6.2煤与天然气共气化的平衡 206

3.6.3共气化热力学模拟结果 210

3.6.4煤与天然气共气化过程动力学 213

3.6.5共气化动力学模拟 220

参考文献 223

第4章 煤与重质油共气化技术 228

4.1煤与重质油共气化原理 228

4.1.1煤与重质油共气化技术原理 228

4.1.2煤与重质油共气化工艺与传统工艺 229

4.1.3煤与重质油共气化过程 230

4.1.4煤与重质油共气化热力学 232

4.1.5煤与原油共气化模拟 236

4.1.6操作参数对出口气体组成的影响 238

4.1.7操作参数对裂解结焦生成物的影响 248

4.2煤与渣油共气化规律 252

4.2.1渣油的化学组成和结构 253

4.2.2操作条件对出口气体组成的影响 254

4.2.3裂解生成液体成分 268

4.2.4操作参数对结焦生成物的影响 269

4.2.5结焦生成物反应性 271

4.2.6原料转化率 274

4.3煤与重质油共气化热态模拟 275

4.3.1操作参数对火焰区温度及出口气体组成的影响 275

4.3.2操作参数对结焦生成物的影响 278

4.4煤与重质油共气化动力学 278

4.4.1重质油热裂解集总动力学模型的构建 279

4.4.2重质油热裂解七集总动力学模型的建立 283

4.4.3胜利常压渣油热裂解七集总动力学模型 288

4.4.4煤与重质油共气化动力学 291

参考文献 295

第5章 煤催化燃烧节能减排技术 299

5.1煤氧两相流燃烧反应特性 299

5.1.1煤氧两相流燃烧反应模拟 299

5.1.2煤非催化燃烧动力学 303

5.1.3燃烧参数对煤氧两相流燃烧特性的影响 306

5.2煤粉催化燃烧反应性 325

5.2.1催化剂对煤粉燃烧的影响 326

5.2.2煤质特征对催化燃烧的影响 334

5.2.3燃烧工艺对催化燃烧的影响 340

5.3无烟煤催化燃烧效率 345

5.3.1参比DTA与常规DTA 347

5.3.2燃烧效率评价方法 348

5.3.3 RDTA和DTA分析 350

5.3.4煤催化燃烧过程CO2和CO的释放 353

5.3.5煤灰中碳含量 355

5.3.6褐煤与烟煤的催化燃烧效率 358

5.4无烟煤催化燃烧机理 360

5.4.1碳材料催化燃烧机理 360

5.4.2煤催化燃烧燃点降低机理 361

5.4.3无烟煤催化燃烧动力学 370

5.5半焦催化燃烧反应性 372

5.5.1热解前后加入催化剂的半焦燃烧反应性 372

5.5.2酸洗催化热解半焦与非催化热解半焦燃烧反应性 374

5.5.3热解条件对半焦催化燃烧反应性的影响 376

5.6焦炭催化燃烧脱硝 378

5.6.1负载催化剂焦炭燃烧脱硝 379

5.6.2负载碱金属类催化剂焦炭燃烧排放NOx规律 381

5.6.3负载碱土类催化剂焦炭燃烧排放NOx规律 384

5.6.4负载Fe氧化物催化剂焦炭燃烧排放NOx规律 389

5.6.5负载稀土类催化剂焦炭燃烧排放NOx规律 391

5.7煤催化燃烧过程实现节能减排机理 395

5.7.1煤粉催化燃烧反应性提高机理 396

5.7.2煤催化燃烧技术节能减排机理 397

5.7.3水在催化燃烧过程中的作用 398

参考文献 398