热化学转化是利用煤、生物质、废弃物等各种含碳燃料生产能源、燃油、化学品的主要技术方法，其宏观上表现为热解、气化、燃烧等任何燃料热化学转化过程，实质上包含了众多相互耦合、相互作用的化学反应。通过解除某些热化学反应间的耦合，即反应“解耦”，可实现对特定反应间相互作用的强化、抑制或利用，可创新煤、生物质等燃料的热转化技术与工艺。本书对燃料热化学转化过程的反应解耦原理、方法和应用进行了较详细的论述和分析，总结了反应解耦思想方法的发展和针对煤、生物质形成的几种典型解耦热转化技术的原理、基础研究和技术开发成果，如拔头多联产、双流化床气化、低焦油两段气化、低NOx解耦燃烧，以及利用微型流化床的等温微分反应分析等。
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前 言
第1章 解耦热化学转化方法1
1.1热化学转化方法与技术概述1
1.1.1燃料热解1
1.1.2燃料气化2
1.1.3燃料燃烧4
1.2热化学转化中的化学反应网络4
1.2.1热转化过程中的化学反应4
1.2.2热转化中反应链与反应网络6
1.2.3热转化中产物与反应相互作用9
1.3热转化中的解耦原理与方法12
1.4反应解耦与多尺度反应调控15
1.5解耦思想及方法的发展历程17
1.6典型解耦热化学转化技术19
1.7本章小结24
参考文献25
第2章 焦煤分级调湿预处理30
2.1煤焦化工艺流程与过程特性30
2.1.1煤焦化工艺流程简介30
2.1.2节能与减排潜力分析31
2.2焦煤预处理技术方法概述32
2.2.1焦煤预热轻解(热预处理)技术33
2.2.2焦煤调湿技术33
2.3焦煤预热调湿技术现状34
2.3.1间接换热型煤调湿技术34
2.3.2流化床直接换热型煤调湿技术35
2.3.3功能复合型煤调湿技术37
2.4流化床分级预热调湿原理与基础37
2.4.1流化床分级调湿原理与新工艺37
2.4.2宽粒度分布焦煤的分级特性40
2.4.3煤预热调湿动力学49
2.5复合床分级预热调湿技术中试与放大54
2.5.15t/h复合床分级预热调湿中试技术54
2.5.2典型运行结果56
2.6本章小结65
参考文献66
符号说明66
第3章 煤炭拔头工艺及其多联产系统68
3.1煤热解联产技术现状68
3.1.1煤分级利用的意义68
3.1.2煤热解技术发展现状70
3.1.3煤拔头工艺的提出及关键技术76
3.2煤拔头工艺的基础研究79
3.2.1煤拔头工艺参数对产物分配的影响79
3.2.2煤拔头焦油加工与精制93
3.2.3煤拔头半焦的燃烧特性98
3.3基于煤拔头工艺的多联产系统108
3.3.1下行床煤拔头小试研究108
3.3.2循环流化床锅炉耦合煤拔头工艺的中试研究110
3.3.3煤拔头多联产系统的发展112
3.4新型固体热载体反应器研究118
3.4.1内构件移动床固体热载体工艺118
3.4.2可行性研究实验装置和方法119
3.4.3结果与讨论122
3.5本章小结125
参考文献126
第4章 工业纤维素残渣多孔炭一体化制备130
4.1工业纤维素残渣资源及利用现状130
4.1.1工业纤维素残渣资源130
4.1.2工业纤维素残渣利用技术现状132
4.2生物多孔炭制备技术与发展状况134
4.2.1典型生物多孔炭制备技术及装备134
4.2.2一体化连续制备多孔炭工艺137
4.3工业纤维素残渣炭化活化基础138
4.3.1实验装置与研究方法138
4.3.2白酒糟物理活化制备多孔炭141
4.3.3白酒糟化学活化制备多孔炭151
4.3.4碱处理脱灰与扩孔163
4.3.5利用高硅生物质灰的多孔炭成型173
4.3.6不同纤维素原料制备多孔炭179
4.4工业纤维素残渣多孔炭一体化工艺中试186
4.4.1中试流程设计186
4.4.2典型运行结果195
4.5工业纤维素残渣多孔炭应用199
4.5.1含酚废水吸附降低COD特性200
4.5.2噻吩类化合物吸附特性202
4.5.3低浓度NO吸附脱除性能研究203
4.6本章小结206
参考文献207
第5章 煤与生物质双流化床气化211
5.1双流化床气化技术原理与进展211
5.2双流化床气化技术工艺优化215
5.2.1双床反应器组合方式选择215
5.2.2双流化床气化流程模拟222
5.3生物质双流化床气化227
5.3.1高水分生物质脱水227
5.3.2气化条件优化239
5.3.3Ca基床料的作用247
5.3.4负载Ca燃料气化特性254
5.4煤双流化床气化260
5.4.1气化反应基础260
5.4.2中试试验研究265
5.4.3TIGARR技术进展272
5.5两段双流化床气化273
5.5.1两段双流化床气化原理273
5.5.2两段双流化床气化性能275
5.6本章小结279
参考文献280
符号说明284
第6章 煤炭双流化床热解气化285
6.1气化副产焦油技术研发现状285
6.1.1鲁奇气化炉285
6.1.2日本ECOPRO技术289
6.2煤炭双床热解气化技术291
6.2.1技术原理291
6.2.2流程模拟与可行性分析294
6.3固体热载体流化床煤热解基础302
6.3.1实验与分析方法302
6.3.2热解条件优化306
6.3.3煤灰热载体对热解的影响313
6.3.4热解气氛对热解产物的影响317
6.3.5水蒸气对热解的影响323
6.4流化床热解半焦气化特性325
6.4.1原料制备与实验方法325
6.4.2半焦的CO2气化反应动力学326
6.4.3半焦水蒸气气化反应动力学330
6.5煤炭双流化床热解气化中试335
6.5.1中试流程概要335
6.5.2典型运行结果338
6.5.3元素迁移与酚水回用341
6.6本章小结344
参考文献345
第7章 煤与生物质低焦油两段气化349
7.1气化过程焦油控制技术概述349
7.1.1焦油的生成、性质和危害349
7.1.2焦油脱除技术介绍350
7.2典型低焦油两段气化技术进展353
7.2.1加拿大萨斯克彻温大学两段气化技术353
7.2.2韩国首尔大学开发的两段气化技术353
7.2.3东京工业大学开发的生物质两段气化技术354
7.2.4丹麦科技大学开发的两段气化技术355
7.2.5上海交通大学开发的两段气化工艺355
7.3流化床热解两段气化基础357
7.3.1流化床热解两段气化原理及其特点357
7.3.2高温有氧流化床煤热解特性359
7.3.3煤两段气化焦油脱除370
7.3.4生物质两段气化的焦油脱除380
7.3.5煤半焦气化动力学389
7.4煤炭两段气化技术中试392
7.4.1中试装置概要392
7.4.2中试运行过程中炉内的温度和压力变化情况394
7.4.3典型运行结果396
7.5本章小结401
参考文献401
第8章 煤炭低NOx解耦燃烧406
8.1中小型燃煤锅炉低NOx燃烧技术发展现状406
8.1.1低氧燃烧技术409
8.1.2烟气再循环燃烧技术409
8.1.3空气分级燃烧技术410
8.1.4燃料再燃烧技术411
8.1.5煤炭低NOx解耦燃烧技术413
8.2煤炭解耦燃烧降低NOx排放机理415
8.2.1实验装置和实验方法416
8.2.2惰性气氛下焦炭对NO的还原423
8.2.3燃烧过程中焦炭对NO的还原424
8.2.4燃烧过程中焦炭对燃煤烟气中NO的还原427
8.2.5热解气燃烧对NO的还原428
8.2.6解耦燃烧降低NOx的机理431
8.3燃烧方式与煤种对降低NOx排放的作用432
8.3.1实验装置和实验方法433
8.3.2不同燃烧方式降低NOx排放的效果436
8.3.3煤种对降低NOx排放的影响439
8.3.4热解气化气再燃降低NOx排放的最佳条件439
8.4循环流化床煤炭解耦燃烧441
8.4.1实验装置和实验方法442
8.4.2循环流化床煤炭传统燃烧447
8.4.3循环流化床煤炭先热解后燃烧450
8.4.4循环流化床煤炭解耦燃烧455
8.4.5循环流化床三种燃烧方式污染物排放比较460
8.5煤炭解耦燃烧技术的应用与锅炉放大462
8.5.1小型煤炭解耦燃烧层燃锅炉的应用462
8.5.2煤炭解耦燃烧层燃锅炉的试制与放大463
8.5.3基于解耦燃烧原理对链条锅炉的技术改造468
8.5.4煤粉解耦燃烧技术开发473
8.6本章小结481
参考文献483
第9章 生物质低NOx解耦燃烧489
9.1生物质低NOx燃烧技术现状489
9.1.1高氮生物质燃烧特性490
9.1.2生物质低N燃烧技术491
9.1.3生物质低NOx解耦燃烧494
9.2农村生物质低NOx解耦层燃基础496
9.2.1生物质半焦还原NOx基础498
9.2.2层燃解耦燃烧低NOx效果504
9.2.3半焦还原NOx动力学511
9.3工业生物质循环流化床解耦燃烧基础516
9.3.1高水高N生物质热解基础516
9.3.2循环流化床解耦燃烧降低NOx效果525
9.3.3挥发分再燃还原NOx机理526
9.4农村生物质小型解耦层燃炉530
9.4.1小型层燃炉设计530
9.4.2燃烧炉结构优化532
9.4.3解耦燃烧低NOx效果验证546
9.5工业生物质循环流化床解耦燃烧中试549
9.5.1工艺过程模拟与技术可行性549
9.5.2循环流化床解耦中试流程550
9.5.3典型运行结果552
9.5.4生物质燃烧灰肥料化利用557
9.5.5循环流化床解耦燃烧工业示范567
9.6本章小结571
参考文献572
第10章 等温微分气固反应分析577
10.1气固反应分析方法与仪器现状577
10.1.1气固反应分析仪及应用现状577
10.1.2典型程序升温方法及仪器分析580
10.1.3微型流化床反应分析仪提出582
10.2气固反应动力学理论与方法584
10.3等温微分反应分析实现方法586
10.3.1传统等温反应分析方法586
10.3.2微型流化床等温微分反应分析方法587
10.4微型流化床反应器特性及分析仪研制588
10.4.1微型流化床反应器中气固流化特性588
10.4.2微型流化床中气体返混特性593
10.4.3瞬态供样固固混合研究601
10.4.4等温微分热分析动力学数据求算610
10.4.5微型流化床反应分析仪研制历程与功能指标611
10.5微型流化床反应分析特性614
10.5.1快速升温614
10.5.2低扩散抑制615
10.5.3等温微分616
10.5.4快速直接反应617
10.6微型流化床反应分析在燃料热转化中的应用619
10.6.1生物质热解产物分布与动力学619
10.6.2煤热解反应产物分布与动力学626
10.6.3多孔炭氧化反应特性与动力学633
10.6.4CO2高温捕集反应机理与动力学640
10.7本章小结644
参考文献645
符号说明650
第11章 解耦方法的其他热转化应用652
11.1解耦方法其他应用概述652
11.2快速轻度热解预处理焦化654
11.3多段分级流化床热解技术655
11.3.1多级流化床煤热解655
11.3.2多层流化床热解658
11.4气化分级煤部分加氢热解660
11.5煤射流预氧化流化床气化662
11.5.1KRW气化炉663
11.5.2JPFBG工艺665
11.6解耦热转化发展展望667
11.7本章小结670
参考文献670
附录 研发的典型解耦热转化技术概要673
彩图
京公网安备 11010102004214号