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目前煤炭仍是我国主要的能源来源,面对日益突出的环境问题,洁净煤技术受到普遍重视,其中流化床气化技术因气化强度大、气化条件温和等优点受到广泛关注,但煤气化过程中硫、氮污染物的迁移规律尚不清晰。准东煤储量大、活性好,是很好的化工、动力用煤,但准东煤中钠含量高,在燃烧、气化过程中容易引发结渣、积灰、腐蚀等问题,因此研究准东煤气化过程中钠、硫、氮的迁移规律,对于准东煤的开发应用及缓解我国能源资源紧张、环境恶化的局面具有重要意义。本文利用热重-质谱联用技术及建立的小型立式炉试验台,结合化学热力学计算软件,在接近流化床气化反应条件下研究了准东煤气化反应特性;探索了温度、O2/C等因素对准东煤气化过程中钠、硫、氮的迁移特性的影响;构建了试验研究与模拟计算间的关联。利用热重-质谱联用技术,对准东煤和神木煤在燃烧及CO2气化过程中硫、氮气体的迁移规律进行了研究。结果表明:准东煤和神木煤在燃烧过程中释放的含硫气体主要为COS和SO2,含氮气体主要为HCN、NO、NO2和NH3;CO2气化时硫主要以H2S、COS和SO2的形态释放到气相中,氮几乎全部以HCN形态释放;燃烧和CO2气化条件下硫、氮的转化机理不同。利用小型立式炉试验台考察了准东煤流化床空气气化特性。结果表明:试验过程中反应器内温度、压力平稳,未发生严重结渣现象;随气化温度升高,煤气中CO、H2体积百分比增大,煤气热值、煤气产率、碳转化率和冷煤气效率均增大;随O2/C增大,煤气中H2、CO体积百分比减小,CO2和N2体积百分比增大,煤气热值减小,碳转化率和煤气产率均增大,.而冷煤气效率呈现先增大后减小的趋势;与神木煤相比,准东煤气化活性高于神木煤。利用小型立式炉试验台进行了准东煤流化床空气气化试验,考察了准东煤气化过程中钠、硫、氮的迁移特性。结果表明:准东煤气化后的底渣、飞灰颗粒未发生明显的熔融粘结;飞灰中钠主要以NaCl、NaAlSi2O6和NaAlSiCO4的形态存在,底渣中钠主要以NaAlSi2O6和NaAlSiO4的形态存在,高气化温度和高O2/C条件下的底渣、飞灰中有更多的NaAlSiO4;钠的固留率随气化温度升高呈先减小后增大的趋势,随O2/C增大呈先略有减小后逐渐增大的趋势;准东煤原煤及气化底渣、飞灰中硫大部分以硫酸盐的形态存在;气化过程中有65%～75%的硫以H2S、COS和CS2形式释放到气相中;准东煤原煤中氮以季氮、吡咯和吡啶的形态存在,气化后底渣、飞灰中氮的形态发生了变化。气化过程中有60%～75%的氮析出至气相中,其中绝大部分转化为N2,少量氮转化为HCN和NH3;煤气中HCN含量大于NH3含量,而随着温度升高、O2/C增大,氮转化为NH3的比例增大。利用FactSage6.1软件对准东煤气化过程进行化学热力学平衡计算,讨论了气化温度和O2/C对准东煤中钠、硫、氮等元素的迁移和转化特性的影响。结果表明:温度和O2/C能显著影响钠、硫、氮的形态;与试验研究结果相结合可知,增强炉内混合、诱导生成高熔点含钠化合物并避免使用二氧化硅作为床料有助于预防高钠煤流化床气化结渣。