高溫煙氣中煤焦氣化行為

宋偉明，周建安，王寶，李數(shù)，楊健

（1 武漢科技大學鋼鐵冶金及資源利用省部共建教育部重點實驗室，湖北武漢430081；2 武漢科技大學湖北省冶金二次資源工程技術(shù)研究中心，湖北武漢430081）

中國作為世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國之一[1]。煤炭所帶來的資源與環(huán)境問題已經(jīng)成了國民經(jīng)濟高速、健康發(fā)展的制約因素，并對能源、經(jīng)濟、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展構(gòu)成了嚴重威脅[2-3]。因此，開發(fā)煤炭的高效清潔利用技術(shù)迫在眉睫。煤氣化技術(shù)作為一種高效清潔技術(shù)，能夠促進煤炭資源綜合利用，并能減少CO2排放量，提高氣體的品質(zhì)[4]。目前，以煤炭為燃料的發(fā)電企業(yè)、電池企業(yè)、鋼鐵企業(yè)、化工企業(yè)等行業(yè)會產(chǎn)生高CO、CO2、N2含量的高溫煙氣[5-6]。若直接排放到空氣中不僅污染環(huán)境，同時也會造成資源的浪費。

如果以高溫煙氣作為氣化劑來氣化煤焦，不僅可以減少CO2排放，還可以制備高品質(zhì)可燃氣體，降低能耗。氣化得到的H2和CO一部分可作為化工原料，另一部分可作為燃料來發(fā)電。

為實現(xiàn)上述過程，需要對煤與高溫煙氣的實際過程進行相關(guān)研究。煤氣化反應過程研究多采用CO2、H2O 作 為 氣 化 劑[7]。Kim 等[8]在 自 制 的 固 定 床反應器上進行了煤焦的CO2氣化反應，并對氣體分析，研究了煤階對氣化反應的影響，建立了相應的動力學模型。Fermoso 等[9]在反應溫度為850～1050℃，實驗升溫速率為50℃/min，熱重分析儀上研究了煤焦的水蒸氣氣化特性。Ewerson 等[10]利用熱重分析儀，對南非煤焦與水蒸氣及CO2共氣化反應進行了相關(guān)研究，表明煤焦與水蒸氣和煤焦與CO2氣化反應分別發(fā)生在不同的活性位上，共氣化反應速率為單一氣氛下反應速率的加和。……