1、由于褐煤等低階粉煤的產(chǎn)量逐年增多以及生態(tài)環(huán)境問題日益突出，低階粉煤的清潔高效轉(zhuǎn)化利用技術引起了人們的廣泛關注。積極發(fā)展粉煤清潔利用技術在解決資源供需緊張、保護生態(tài)環(huán)境、保障我國能源安全戰(zhàn)略等方面具有積極意義。褐煤等低階粉煤成型-熱解-氣化分級轉(zhuǎn)化利用作為粉煤資源化利用的最佳方式之一，仍存在著型煤機械強度低、易碎裂、熱穩(wěn)定性差等不足。本文采用自主研制的炭化反應裝置制備氣化用炭化型煤;在固定床氣化反應裝置中，開展了炭化型煤的水蒸氣氣化特性及

2、動力學研究;同時運用多種表征手段分析炭化型煤的理化性質(zhì)，為褐煤等低階粉煤分級轉(zhuǎn)化高效利用提供科學理論基礎。論文的主要結(jié)論如下。
　　1.成型壓力、炭化升溫速率、炭化終溫和炭化恒溫時間等制備條件對炭化型煤的氣化特性有顯著影響。隨著成型壓力增大，氣化反應碳轉(zhuǎn)化速率呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，成型壓力以60MPa左右最為適宜。炭化升溫速率越快，氣化反應碳轉(zhuǎn)化速率就越快;炭化升溫速率越慢，氣化產(chǎn)氣率越高，炭化升溫速率為5℃/min時制備的炭

3、化型煤氣化產(chǎn)氣率較其他炭化升溫速率時至少提高6.69％。隨著炭化終溫的提高，氣化產(chǎn)氣率明顯增大;炭化終溫從550℃提高到650℃，產(chǎn)氣率增加了7.86％，對產(chǎn)氣率的影響更加顯著。炭化恒溫時間越長，氣化反應碳轉(zhuǎn)化速率越慢。在2～9mm范圍內(nèi)，型煤粒度變化對氣化反應特性影響不大。
　　2.碳轉(zhuǎn)化率在0～85％區(qū)間內(nèi)，氣化溫度對炭化型煤氣化反應有顯著影響。反應進行到5～8min，氣化速率出現(xiàn)最大值，氣化速率曲線呈現(xiàn)“倒V形”。炭化型煤產(chǎn)

4、氣率隨著反應溫度的升高而下降，產(chǎn)品氣組成以H2、CO和CO2為主，CH4和C2H6含量合計＜1.00％。隨著反應溫度升高，CO在產(chǎn)品氣中的含量增加，CO2含量下降，H2含量維持在58.00％～61.00％之間。
　　3.增大水蒸氣流量，炭化型煤氣化反應碳轉(zhuǎn)化速率加快，最大氣化反應速率增大，完成反應所需時間減少;產(chǎn)氣累積速度明顯增大，但對最終產(chǎn)氣率影響不大。隨著水蒸氣流量增大，H2和CO2在產(chǎn)品氣中的含量增加，CO含量下降。

5、　　4.在不同氣化升溫速率下，炭化型煤氣化反應速率與反應時間的關系曲線都呈現(xiàn)出兩個連貫的峰值。隨著氣化升溫速率的加快，H2和CO2在產(chǎn)品氣中的含量下降;CO含量增加。
　　5.炭化型煤和4種不同變質(zhì)程度的塊煤半焦氣化對比實驗表明，炭化型煤的碳轉(zhuǎn)化速率遠大于高階煤種，與褐煤塊煤相近，兩者氣化反應活性較高，產(chǎn)氣速度較快。炭化型煤的產(chǎn)氣率最低，在3000mL/g左右。炭化型煤產(chǎn)品氣中H2含量比褐煤、黑山煙煤和晉城無煙煤塊煤產(chǎn)品氣中含量高

6、1.0％～5.0％。炭化型煤產(chǎn)品氣中CO2含量約13.5％～18.0％，與褐煤、伊盟次煙煤和黑山煙煤塊煤產(chǎn)品氣中含量相近。炭化型煤產(chǎn)品氣中CO含量約22.0％～27.0％，比褐煤塊煤、黑山煙煤和晉城無煙煤產(chǎn)品氣中含量低3.0％～9.0％。
　　6.灰分中的堿金屬和堿土金屬元素(AAEM)對氣化反應的自催化作用，使得炭化型煤比高階煤種塊煤有更高的氣化活性。成型壓力越大、炭化終溫越高、熱解升溫速率越低、熱解恒溫時間越長，炭化型煤的熱穩(wěn)

7、定性和抗壓強度越好;在優(yōu)化制備條件下，炭化型煤的TS+6＞90％，是高熱穩(wěn)定性型煤。
　　7.炭化型煤表面有孔徑較大的深孔孔隙，表面結(jié)構松散，相比結(jié)構致密的塊煤具有更大的比表面積;在氣化反應時增加了水蒸氣與碳的接觸面積，使得氣化反應性比塊煤更好。
　　8.型煤熱解過程中，酚類或醚類碳、羰基碳和羧基碳的相對含量明顯下降，芳香結(jié)構或烷基碳的相對含量逐漸增大;羥基氧或醚基氧的相對含量最大，羧基氧的相對含量隨炭化終溫的升高而減少。吡

8、啶氮和吡咯氮是氮元素的主要賦存狀態(tài)，質(zhì)子化吡啶氮和氮氧化物的相對含量都有不同程度的降低;噻吩硫和無機硫是硫元素的主要賦存狀態(tài)，硫醇、硫醚以及硫氧化物的含量均較低。型煤炭化過程中芳環(huán)發(fā)生裂解，并脫除了大量的鏈烷烴以及含氧官能團;隨著炭化溫度的升高，型煤中的全水分逐漸失去，致使煤中的氫鍵被破壞。
　　9.炭化型煤氣化反應動力學可用二維擴散模式的收縮核模型描述。在化學反應控制區(qū)，表觀活化能為93.8～104.1kJ/mol;表觀活化能E