不同气氛下褐煤气化特性实验研究进展——传统反应器

以夹带流反应器、流化床反应器和热重分析仪三种传统反应器类型为主线,分析和讨论了褐煤氧化反应与水蒸气气化反应的协同作用及气化动力学等方面的研究进展。分析认为,在夹带流和流化床中发现的协同作用是由于氧化反应开孔和扩孔作用丰富了半焦孔隙,同时促进了半焦中CO键和—C—O键的断裂和高活性COO—的生成,但协同作用的微观机理、差异性(夹带流反应器中协同作用较强)及其对气化动力学和反应器建模影响的定量表达等均有待研究,而目前研究多是在外热式条件下开展的,研究自热条件下协同作用更有应用价值;缩核和随机孔等模型的气化动力学方程是特定条件下的“产物”,在应用时研究者应重新推导自己实验条件下的方程;压力对气化速率的影响主要取决于气化剂分压,氧载体可以方便地改变气化剂分压,H_(2)O和CO_(2)分压对气化速率的影响分别与氧交换、双复合物机理吻合。

不同气氛下褐煤气化特性实验研究进展——新型反应器

丝网、一段或二段式固定床-流化床、燃烧-气化双床及套管反应器等是为褐煤气化过程中某些气化特性(如负压快速热解等)而开发的新型反应器。针对这些新型反应器及其对褐煤气化的研究结果进行总结,分析和讨论了负压快速热解(10000℃/s)特点、半焦与挥发分相互作用、碱金属和碱土金属(AAEMs)的催化作用及粒径对气化影响的双面性(促进/抑制作用)等方面的研究进展。分析认为:挥发分与半焦相互作用对气化过程具有抑制作用,主要由于挥发分重整产生的自由基促使半焦结构缩合,芳香度增大,反应性降低;如何将该抑制作用最小化,是开发新型流化床反应器的切入点;只有吸附在焦炭颗粒表面的高活性的AAEMs可以与半焦官能团等发生离子交换,改变碳颗粒表面的电荷分布,形成活性位,才具有催化作用;然而,煤灰中AAEMs在气化过程中演变复杂,如何将其分解开来,在接近真实气化条件下研究AAEMs的催化作用值得关注;粒径对褐煤气化的影响具有双面性,可以从反应速控步、颗粒孔隙特征及表面化学结构(如官能团等)等方面进行深入研究。