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中国科学院山西煤炭化学研究所在灰熔聚流化床气化技术研究的基础上，结合灰熔聚流化床和气流床技术的优点，开发了复合床气化技术。其中气化炉气流床段采取了近灰熔点温度气化，操作温度为1200℃～1300℃左右。气化炉在此温度下操作，气化反应会受到气体扩散、灰分熔融、催化等因素的影响，目前缺乏较系统的认识。因此本研究的目的是为了寻求在此温度下，温度、气氛(CO2和水蒸气)和煤阶对气化反应的影响规律以及煤中灰分熔融和催化在气化过程中所起的作用。
本论文选取埃塞俄比亚褐煤、彬县烟煤和晋城无烟煤不同煤阶的煤种作为考察对象，在沉降管式炉中研究了煤高温快速热解规律和在高温热天平上研究了快速热解焦在CO2和水蒸气气氛下的高温气化反应特性以及灰分在高温下对气化反应的影响规律，并对比了两种气氛下气化反应的异同以及主要机理。主要内容如下：
1.高温快速热解规律研究
埃塞俄比亚褐煤、彬县烟煤和晋城无烟煤的热解失重随着温度和停留时间的增加而增加。热解温度对煤高温快速热解的影响规律因煤种而有所不同：热解温度对埃塞俄比亚褐煤影响较大，温度越高热解半焦收率越低；由于灰分熔融的影响，当热解温度超过1300℃时，温度对彬县煤的热解失重减小；而晋城无烟煤只有在较高热解温度下才会有大量挥发分析出。埃塞俄比亚煤和彬县煤经过热解后比表面积增加，当热解温度超过灰熔点时，总比表面积降低。晋城煤经过热解后比表面积降低，随着热解温度的增加，比表面积呈现单调下降的趋势。
2.煤焦高温CO2气化反应特性
随着气化温度的增加，三种彬县焦(彬县慢速焦、彬县快速焦和彬县快速脱灰焦)气化时间急剧缩短。气化温度超过1050℃左右，扩散影响加剧，温度的影响变小，但仍是主要影响因素。灰分在彬县焦CO2气化中起催化作用，在高温下，催化作用减小，三种彬县焦的气化反应性大小依次是，焦RC>焦SC≥焦RDC。快速热解焦在CO2气化过程中活化能先增加后降低，指前因子的对数和活化能在不同转化率呈现补偿效应。
3.煤焦水蒸气气化反应特性
气化温度增加，水蒸气气化反应完成时间缩短。同CO2气化特性相似，在较高温度下，温度对气化反应的影响逐渐降低。高温下水蒸气气化仍然存在煤种的影响，三种不同变质煤种所制成的快速焦气化反应性大小依次是埃塞俄比亚褐煤、彬县烟煤和晋城无烟煤。在实验所涉及温度范围内晋城无烟煤快速焦水蒸气气化仍然为化学反应控制，其他两种煤焦在温度超过1050℃时，扩散影响加剧，表观活化能为化学反应控制时的50％左右。彬县三种焦中，脱灰快速焦在高温下气化速率超过其他两种焦，这主要是由于孔结构的变化所导致。
4.气氛对气化反应的影响
随着煤化程度的加深，水蒸气气化反应性与CO2气化反应性差别逐渐增大，这是由煤焦孔结构特点决定的。煤焦的水蒸气气化和CO2气化反应速率的比值和其中的水蒸气有效比表面积是正相关的关系。高温下灰分的熔融可以使得水蒸气气化反应性与CO2气化反应性差别减小。缩核模型模拟本文所用焦煤气化反应较为精确。连续模型和缩核模型均可以在扩散影响加剧(1300℃)时较为精确的模拟两种气氛下的气化反应。