以煤烟型为主的大气污染一直是我国面临的重大难题,我国SO₂减排形势非常严峻,同时,我国也是硫磺资源匮乏的硫磺进口大国。在此背景下,可实现烟气中硫资源回收利用的活性焦干法烟气脱硫工艺逐渐得到关注。但传统颗粒状定型活性焦的生产成本居高不下,导致其大规模推广应用受到限制。针对传统颗粒状活性焦制备成本高的问题,本课题组提出并开发了一步法煤粉快速热解制备不定型粉状活性焦的工艺方法并进行了系统地研究,证实了该技术的可行性。但本课题组前期的研究工作主要针对粉状活性焦制备工艺的固相产物——活性焦,而对于活性焦制备过程的气相产物——制焦热解气的研究还有欠缺,所设计的粉状活性焦制备实验工况也与实际应用有较大差别。因此,关于粉状活性焦快速制备工艺参数对活性焦孔隙结构特性和制焦热解气的影响还需要进一步的研究。针对课题组前期研究工作中所欠缺的内容,本文首先对粉状活性焦制备实验系统进行改进,保证在完成粉状活性焦制备的同时,能够对制焦热解气进行分析测试。然后,在该实验系统上以蒙东褐煤为制焦原料,重新设计了更符合实际应用的实验工况,分别研究了制备温度、过量氧气系数以及反应气氛对活性焦孔隙结构特性和制焦热解气的影响。对活性焦孔隙结构特性的研究表明,制备温度升高会促进活性焦孔隙结构尤其是微孔结构的形成与发展,但温度过高时会破坏活性焦的孔隙结构;过量氧气系数的增加会大幅提高活性焦的烧失率,导致活性焦的孔隙结构因过度烧蚀遭到严重破坏;反应气氛中的氧气、二氧化碳和水蒸气的浓度变化均会影响活性焦的孔隙结构特性,其中氧气浓度的影响最明显,二氧化碳的存在能在一定程度上抑制中大孔结构的形成,水蒸气浓度的提高能促进更多微孔向中孔结构发展。对制焦热解气的研究表明,制备温度升高在提升原煤颗粒挥发分释放速率的同时会促进C与O₂的不完全燃烧反应,大幅提高CO的产率;过量氧气系数的增加会使C与02完全燃烧生成C02的反应逐渐占据主要份额,导致CO和H₂的产率急剧下降;反应气氛中的氧气、二氧化碳和水蒸气的浓度变化对制焦热解气的影响各不相同,氧气浓度为6%时,CO和H₂产率达到峰值,CO₂浓度的增加会提高CO产率而对H₂产率没有影响,增大水蒸气浓度则会促进H₂和CO₂的生成,但会消耗更多的CO。最后,结合机理实验研究结果,在本论文实验工况范围内,优选制焦条件为:制备温度为950℃、过量氧气系数为0.3、氧气浓度为6%、二氧化碳浓度为12%、水蒸气浓度为10%,提出设计原则,指导设计搭建了 1MW粉状活性焦快速制备小试试验系统并进行了验证试验,试验结果表明小试试验制备粉状活性焦的孔隙结构特性、SO₂吸附容量和制焦热解气组分均与机理实验相近,验证了煤粉快速制备粉状活性焦的设计原则与方法。