等離子體輔助煤的氣化及煤基炭材料的制備研究.pdf

1、本論文對(duì)電弧等離子體技術(shù)輔助煤的氣化及煤基炭材料的制備過(guò)程中的一些基礎(chǔ)性問(wèn)題進(jìn)行了研究,在電弧等離子體輔助下實(shí)現(xiàn)了煤的氣化、二氧化碳的高效轉(zhuǎn)化以及煤基炭材料的制備,并首次運(yùn)用可見(jiàn)發(fā)射光譜原位診斷技術(shù)分析了等離子體輔助煤的氣化機(jī)理和煤基炭材料的形成機(jī)理,初步模擬了電弧等離子體反應(yīng)器內(nèi)物種的濃度分布及其變化,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)合可以為煤的潔凈和合理利用提供有價(jià)值的信息.論文的主要內(nèi)容和結(jié)果如下:1.對(duì)電弧等離子體輔助煤的氣化反應(yīng)進(jìn)行了研究.電弧等

2、離子體輔助煤的氣化過(guò)程中主要的氣體產(chǎn)物為氫氣、一氧化碳、二氧化碳、氧氣和氮?dú)?沒(méi)有檢測(cè)到甲烷;固體產(chǎn)物為殘?jiān)约吧倭刻坎牧?煤的性質(zhì)和操作參數(shù)對(duì)煤的轉(zhuǎn)化率和煤氣產(chǎn)量有重要的影響.在本文的實(shí)驗(yàn)條件下,煤中的灰分不利于煤的轉(zhuǎn)化,變質(zhì)程度低或小粒徑的煤氣化時(shí)能產(chǎn)生較多的H<,2>和CO,隨著煤粒徑的減小,煤的轉(zhuǎn)化率有一個(gè)最大值;H<,2>和CO的產(chǎn)量隨著電弧功率的增加而增加;隨著線圈電流的增加,H<,2>、 CO和CO<,2>的產(chǎn)量都有一個(gè)最

3、大值;增加空氣(載氣)流量,CO和CO<,2>的產(chǎn)量增加,H<,2>的產(chǎn)量減少;當(dāng)載氣種類(lèi)不同時(shí),(H<,2>+CO)濃度和CO產(chǎn)量的順序是:CO<,2>>Air>N<,2>,H<,2>產(chǎn)量和煤轉(zhuǎn)化率的順序是:Air>CO<,2>>N<,2>.在制得的煤氣中CO<,2>的含量(體積)約為3％,遠(yuǎn)低于用常規(guī)氣化技術(shù)制得的煤氣中CO<,2>的含量.2.研究了等離子體輔助下二氧化碳和煤的共轉(zhuǎn)化行為.3.利用可見(jiàn)發(fā)射光譜對(duì)電弧等離子體輔助煤的氣

4、化及煤基炭材料的制備過(guò)程進(jìn)行原位診斷,檢測(cè)到的活性粒子主要包括:H、O、C原子和OH、CH、C<,2>自由基等;將活性粒子的發(fā)射強(qiáng)度與氣體產(chǎn)物的產(chǎn)量進(jìn)行關(guān)聯(lián)后發(fā)現(xiàn):活性粒子發(fā)射強(qiáng)度和氣體的產(chǎn)量之間存在一定的關(guān)系.4.研究了電弧等離子體輔助煤基炭材料的制備過(guò)程.在電弧等離子體輔助N<,2>-Coal-H<,2>O轉(zhuǎn)化過(guò)程中,使用粉煤作為原料直接合成了碳納米管,光譜診斷結(jié)果表明在此過(guò)程中電弧等離子體內(nèi)存在的C原子和C<,2>自由基可能是形成