气相氛围是指将各种气体作为流化介质引入到反应器中,可以是惰性气体,如氮气、氦气等,也可以是活性气体,如水蒸气、氢气、热解气(CO、CO2、CH4等)。若在固体物料(生物质和煤)的热解过程中引入活性气氛,使之参与热解的一次反应和二次反应,进而改变热解进程和产物分布。本文在自由落下床装置中进行了白松和次烟煤的快速共热解实验,重点考察水蒸气气氛对共热解产物分布以及协同效应的影响。对比了有、无水蒸气气氛下,热解温度为600℃和白松质量混合比(Blending ratio, BR)为0.75时的白松和次烟煤共热解产物分布。实验结果表明,与没有水蒸气气氛相比,加入水蒸气后的共热解液体焦油的产率增加,说明水蒸气气氛能够促进两者的共热解过程。据此,考察了不同水蒸气流量(2-5mL/h)对共热解产物分布的影响,随着水蒸气流量的增加,液体焦油和固体半焦的收率先增大后减少,而白松和次烟煤的共热解气体收率先降低后增大,在水蒸气流量为3mL/h时液体焦油产率取得最大值22.1%,比没有水蒸气时的液体收率增幅6.9%。开展了在水蒸气流量为3mL/h下,不同热解温度(500-700℃)和不同BR(0.25-0.75)下白松和次烟煤加水共热解实验。当热解温度在500-600℃之间时,随着热解温度的升高,液体产率增大,半焦产率减小。但随温度的进一步增大,水蒸气的反应选择性减弱,不利于焦油的产生。在水蒸气流量为3mL/h和热解温度为600℃的条件下,随着BR的增加,共热解的固体产率逐渐降低,而气体和液体的产率逐渐增加,混合比例为0.75时的共热解液体产率较混合比例为0.25时的液体产率增幅16.73%。可见,较低的热解温度和较高的白松混合比例有利于白松和次烟煤加水共热解协同效应的发生,有利于液体焦油的生成。热解过程中所得的固体半焦活性很高,对热解过程有一定的催化作用。本文在水蒸气流量为3mL/h时,研究了有、无半焦床层及不同半焦床层温度时白松和次烟煤加水共热解过程。发现当半焦床层温度为400℃时,存在半焦床层的加水共热解气体和液体焦油的产率得到增加,热解水的含量降低,表明半焦在一定程度上催化了一次热解中间产物与水蒸气的重整反应,抑制了H自由基和OH自由基结合生成水的反应,同时促进了H自由基和其它小分子活性自由基结合生成焦油的反应。但当半焦床层温度升高到较高温度(500℃)时,半焦促进了焦油的二次裂解反应,使得加水共热解液体收率降低,气体收率增加。