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研究煤焦气化过程的结构演变特性,有助于揭示细灰的形成机理,为气流床煤气化技术的工艺优化提供基础数据。本文基于渗流理论建立单颗粒煤焦气化过程的离散模型,考察煤焦初始结构和反应条件对气化过程煤焦结构演变特性的影响。基于高频炉开展煤焦气化特性的实验研究。 建立洗精煤焦气化过程的离散模型,考察初始孔隙率和粒径大小对煤焦结构演变特性的影响。结果表明,反应过程产生的颗粒碎片数目随煤焦粒径的增加呈上升趋势;残灰粒径分布曲线存在一个峰值粒径,这是内在矿物质聚合与煤焦破碎相互竞争的结果;随着初始孔隙率的增加,残灰峰值粒径呈下降趋势。 引入反应概率(RP)表征化学反应速率与气体扩散速率的差异程度,建立原煤焦气化过程的离散模型,考察煤焦初始结构和反应条件对煤焦结构演变特性的影响。结果表明,气化前期煤焦粒径逐渐减小,而气化后期粒径的变化程度受反应条件的影响。在外扩散控制条件下进行细颗粒煤焦的气化反应,能够一定程度上抑制颗粒破碎的发生,从而减少气化过程细灰颗粒的生成。 采用内蒙褐煤快速热解焦,借助高频炉考察煤焦气化过程的结构演变特性。结果表明,随着气化反应的进行,气化半焦的石墨化程度不断增加,但远未达到天然石墨的有序化程度;比表面积先增大后减小,而平均孔径总体呈相反的变化趋势;气化半焦的粒径在反应前期逐渐减小,这与离散模型模拟结果的变化趋势一致;当转化率高于74%,半焦粒径逐渐增大,可能归因于气化后期部分颗粒的粘结。