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我国褐煤、长焰煤和不黏煤等低阶煤资源储量巨大,其中褐煤资源储量约占我国煤炭资源总量的13%。而褐煤含氧量高(15%～30%),水分含量高(全水可达20%-60%),化学反应性强,热稳定性差,存放在空气中易风化变质,风化变质后的褐煤热值较低,因此褐煤的有效利用成为近几年煤化工发展领域的热点。另一方面,随着机械化综采技术的推广,块煤产率仅15%～20%,块煤供应紧张,粉煤所占的比例越来越高,为解决块煤供需矛盾,粉煤的提质利用越来越关键。褐煤提质包括干燥脱水、成型和热解。褐煤热解产物有半焦、煤焦油和煤气,这三种产品应用范围广泛、有较高的价值。针对目前缺少褐煤型煤产气特性的相关研究,以及低温炭化炉工艺中多以块煤为原料,缺少处理粉煤的炭化技术。本课题开展了冷压成型褐煤型煤热解产气特性研究,并探讨了低阶粉煤的低温炭化炉燃烧室的结构和温度分布特性。论文的主要结论如下：1.在相同的炭化终温下,随升温速率的提高,褐煤型煤热解煤气产量呈增加趋势,但增加幅度随着热解速率增大而由大变小,同时最终收集的热解煤气总组分中H2、CH4、CO2和CO含量随升温速率的增加而降低,C2H4和C2H6的含量基本保持不变。在炭化终温低于450℃时不同升温速率对热解气体产量影响不大,在炭化终温高于450℃时升温速率越大,热解气产量越高,当升温速率为20℃/min时气体产率最大。褐煤型煤低温炭化产煤气最优条件为：氢气气氛,炭化终温650℃,升温速率20℃/min,恒温时间30min,粒度1-2mm,载气流量720ml/min。2.在相同的升温速率下,褐煤型煤炭化终温越高,热解气产量越大,最终收集的热解煤气总组分中H2和CH4含量随炭化终温升高而增大,CO2的含量随炭化终温升高先增大后减小,而CO的含量逐渐缓慢增加；在相同的升温速率下,C2H4和C2H6的含量随炭化终温的升高呈现先增大后减小的趋势,在500～550℃范围内C2H4和C2H6的百分含量达到最大值,且C2H4含量大于C2H6含量。3.在20℃/min的升温速率和600℃的炭化终温不变的条件下,褐煤型煤热解煤气中H2和CH4含量随停留时间延长先增大后减小,在停留时间为90min时,二者含量均达到最大值,继续延长停留时间,含量开始下降；CO2和CO的含量随停留时间延长而增加,在停留时间大于90min以后,CO2的含量增加幅度增大,CO的含量增加幅度减小；O2和N2的含量随保留时间延长而降低；C2H4和C2H6的含量随保留时间延长呈现逐渐增加的趋势。4.在20℃/min的升温速率、600℃终温及停留时间30min不变的条件下热解褐煤型煤,煤气体积产率排序为：H2气氛>CO气氛>CH4气氛>C02气氛>N2气氛；与其它气氛下热解产物相比,在H2和CO气氛下所得热解气中CH4的含量较高,在CO2气氛下所得热解气中CO的含量较高,在CH4气氛下所得热解气中H2的含量较高,在N2气氛下所得热解气中CO2的含量较高。5.保持20℃/min的升温速率、600℃终温及停留时间30min不变的情况下热解褐煤型煤,在粒径为1-2mm时热解气产量最高,并且CH4和C2H6的百分含量达到最大值,之后随着粒径的增大而减少；H2和CO的百分含量随着反应粒径的改变维持稳定；CO2百分含量随着粒径的增大而降低。6.在停留时间为60min的恒定条件下热解褐煤型煤,热解气产量随入炉温度的提高逐渐增大。热解气体中H2的含量随入炉温度的升高而逐渐增大,在入炉温度低于450℃时增加速率较大,在温度为450～550℃范围内含量基本维持不变,温度高于550℃时H2的生成速率迅速增大；CO的含量随入炉温度的升高基本保持不变；CH4气体在入炉温度低于500℃前随入炉温度升高而含量增大,500℃时含量达到最大值,在550～650℃范围内其含量基本保持不变。7.不同炭化终温下褐煤型煤的吸附-脱附等温线属于典型的第Ⅱ类吸附等温线。半焦的比表面积随炭化终温的升高逐渐减小,而平均孔径和孔容呈现先增大后减小的趋势；不同炭化终温下褐煤型煤表面的碳主要有C-C和C-H、C-O、C=O及COO-四种赋存形态,其中C-C和C-H所占比重最大。C-C和C-H随着终温的升高有明显的增加趋势,而C-O、C=O和COO-有下降的趋势。氧在型煤表面存在着四种形态,由于酚羟基氧上的孤对电子能与芳环共轭形成稳定结构,使得酚羟基和醚氧键所占比例最大。总的来看,在整个炭化过程中芳香单元及其取代烃(C-O、C-H)为主要存在形态。8.褐煤型煤在炭化过程中半焦表面随终温的升高由不明显的孔隙结构逐渐发展成为多孔道和大孔径结构,若温度高于550℃,大孔又会减少。温度过高时,半焦挥发分释放完毕,生成的大孔所占比例减小。SEM观察到的半焦表面形态的变化规律与BET测试结果基本吻合。9.不同炭化终温下褐煤型煤的激光拉曼光谱特征值中,半峰宽(FWHM)G约60cm-1。炭化褐煤型煤的G值比纳米碳材料和热解石墨的G值(15-23cm-1)都高。随着炭化终温的升高,ID/IG峰面积比逐渐增大,这表明了在炭化过程中,终温越高,热裂解的深度就越大,芳香结构有序度不断增加。10.分别模拟计算了旋流式、对喷式和迂回火道低温燃烧室内的燃烧温度分布并对燃烧室结构进行优化,在伍德炉迂回火道的结构上,调整火道口尺寸,并增加自主研发的气体导向结构,得到符合传热要求的迂回火道低温燃烧室。并在模拟工况下进行实验验证,验证了模拟结果的准确性,燃烧室实验测量温度与模拟计算温度误差波动为50～70℃。