微光波对水煤浆的成浆性和气化性的影响

论文摘要

水煤浆是一种适合我国国情的节能、环保和代油燃料,它既可直接用于锅炉代油燃烧,又可进行气化用于煤化工多联产和IGCC发电,所以是保证我国能源长期稳定发展的战略和现实选择。在工业应用中,如何利用劣质煤制取高品位的水煤浆,如何改善水煤浆的成浆性和流动性,如何提高水煤浆的气化效率,是目前水煤浆研究的热点和难点问题,具有重要的研究意义和应用前景。首先利用氮吸附仪等实验方法分析了10个典型煤种的微观孔隙结构,采用非线性的分形理论描述了其孔隙分形特征,并探讨了水煤浆的颗粒分形维数与成浆特性的相关规律,发现随着分形维数增大,水煤浆粘度增大并且最大成浆浓度变小。其次创造性地提出利用微波和光波辐照改善劣质煤的成浆特性,并深入探讨了其反应机理。针对水分高、氧量高、成浆性差的菲律宾煤,利用微波和光波辐照改性使成浆性明显提高。通过不同的微波辐照改性时间10s、20s、30s、60s和120s,使菲律宾水煤浆的最大成浆浓度提高了0.4%、1.1%、2.42%、1.3%和0.1%;通过不同的光波辐照改性时间10s、30s、60s和120s,水煤浆的最大成浆浓度提高了1.0%、2.4%、1.35%和1.0%。利用XRD衍射仪、扫描电镜、氮吸附仪和红外光谱仪分析了菲律宾煤改性前后的微观形貌和成分组成变化,探讨了微光波辐照改善水煤浆成浆性的作用机理。最后研究了微波改性对水煤浆气化特性的影响规律,试验发现微波辐照改性后的水煤浆焦的气化反应起始温度明显降低,气化反应的完成时间减少,从而使气化特性明显改善。而微波辐照改性对不同煤种水煤浆的气化特性改善效果有所差别,这主要与各煤种所含水分和矿物质成分不同有关。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 我国的能源形势
• 1.2 水煤浆技术介绍
• 1.2.1 水煤浆的质量要求
• 1.2.2 水煤浆技术的优点
• 1.2.3 水煤浆技术的问题
• 1.3 水煤浆技术的国内外发展现状
• 1.3.1 国外发展情况
• 1.3.2 国内发展情况
• 1.4 水煤浆气化技术发展状况
• 1.5 微波加热技术的应用
• 1.6 本文研究内容
• 参考文献
• 第2章 实验装置和实验方法
• 2.1 实验装置
• 2.1.1 微光波辐照改性设备
• 2.1.2 水煤浆制备和测量仪器
• 2.1.3 样品微观结构测量仪器
• 2.1.4 水煤浆焦制取设备
• 2.1.5 加压热重天平
• 2.2 主要实验方法
• 第3章 煤粉孔隙分形对水煤浆性质的影响
• 3.1 分形理论的介绍
• 3.2 实验准备
• 3.3 实验数据的计算
• 3.4 分形维数与成浆特性的关系
• 3.4.1 分形维数与孔隙结构的关系
• 3.4.2 分形维数与成浆特性的关系
• 3.5 煤质成分对成浆特性的影响
• 参考文献
• 第4章 微光波改性对成浆性的影响
• 4.1 微波光波加热原理
• 4.2 实验准备
• 4.3 实验结果和讨论
• 4.3.1 微波改性对成浆性的影响
• 4.3.2 光波辐照对成浆性的影响
• 4.3.3 微波与光波的对比
• 4.4 波能改性机理的探讨
• 4.4.1 工业分析和元素分析
• 4.4.2 扫描电镜实验和XRD
• 4.4.3 孔隙结构和孔容积变化
• 4.4.4 红外光谱图分析
• 4.5 微波能耗的研究
• 参考文献
• 第5章 微波改性对水煤浆气化的影响
• 5.1 实验准备
• 5.2 水煤浆焦气化反应动力学三联体求取
• 5.3 实验结果与讨论
• 5.3.1 微波改性对水煤浆常压气化反应的影响
• 5.3.2 不同压力对水煤浆气化特性的影响
• 参考文献
• 第6章 全文总结及展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 今后的工作展望
• 附录
• 致谢