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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NOx107

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DTA347

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