低阶煤与炼焦煤配煤高温热解制高强度气化焦的基础研究的开题报告.docx

低阶煤与炼焦煤配煤高温热解制高强度气化焦的基础研究的开题报告
一、选题背景
气化技术是一种能够将化石燃料转化为一系列高附加值化学品和清洁能源的技术，同时也是一种重要的碳资源利用技术。为了实现碳减排和能源可持续发展，发展气化技术具有重要的意义。而气化过程中所产生的气化焦，不仅可以用于生产合成气，还可以作为钢铁、水泥等工业生产中的原料。因此，研究气化焦的制备方法和制备工艺对气化技术的发展具有重要意义。
目前，炼焦煤是气化焦的主要原料，但是炼焦煤的资源量和品质存在一定的问题，且其价格较为昂贵。因此，通过利用低阶煤与炼焦煤配煤制备高强度气化焦，可以减少炼焦煤的使用量，同时实现低阶煤资源的有效利用，从而降低气化焦生产成本。
二、研究内容
本课题旨在通过低阶煤与炼焦煤配煤的方式制备高强度气化焦。具体研究内容如下：
1.研究低阶煤与炼焦煤的化学性质和煤质结构，确定其最佳配比。
2.优化煤样的预处理方法，包括破碎、筛分、干燥等，为后续实验提供优质的煤炭样品。
3.采用管式炉进行高温热解实验，探究不同配比下的煤炭在高温下的热解特性。
4.立式固定床气化炉实验，研究低阶煤与炼焦煤配煤的气化特性，制备不同配比下的气化焦。
5.对制备的气化焦进行物理、化学性质测试与热解特性分析，评估其气化能力与适应性。
三、研究意义
本次研究的意义在于：
1.研究低阶煤与炼焦煤配煤的制备方法，可以有效降低气化焦的生产成本，从而促进气化技术的发展。
2.研究低阶煤与炼焦煤在高温热解和气化过程中的反应特性，可以为气化炉的工业应用提供理论依据。
3.评估制备气化焦的物理、化学性质和热解特性，可以为气化焦的应用提供参考，推动气化焦的应用领域拓宽。
四、研究方法
本次研究采用实验室规模的高温热解装置和立式固定床气化炉，通过实验研究低阶煤与炼焦煤配煤在高温热解和气化反应中的特性，制备高强度气化焦。具体研究方法如下：
1.煤质分析：采用元素分析仪、红外光谱仪对煤样中的元素、官能团等进行分析。
2.煤样预处理：对收集的低阶煤和炼焦煤进行破碎、筛分、干燥等预处理使其符合实验条件。
3.高温热解实验：采用管式炉设备对不同配比的煤炭进行高温热解，获得热解产物。
4.立式固定床气化实验：选用固定碳量相似的煤炭配比，在气化炉中进行气化实验，制备气化焦。
5.物理化学性质测试：通过X射线衍射仪、热重分析仪等对气化焦进行物理化学性质测试。
6.热解特性分析：采用热重分析-质谱联用技术分析气化焦的热解过程和热解产物。
五、预期结果
通过本课题研究，预计取得以下成果：
1.确定低阶煤与炼焦煤最佳的配比，实现低阶煤与炼焦煤配煤制备高强度气化焦。
2.研究低阶煤与炼焦煤在高温热解和气化反应中的特性，为气化焦的制备提供理论依据。
3.评估制备的气化焦的物理、化学性质和热解特性，为气化焦的应用提供参考。
4.探讨低阶煤与炼焦煤配煤制备气化焦的机理，为其在钢铁、水泥等工业生产中的应用提供理论指导。
六、研究难点
1.低阶煤与炼焦煤的不同煤质特征会影响其在高温热解和气化反应中的反应特性，煤炭样品的优化处理和煤质分析是研究过程中的难点之一。
2.煤炭配比和炉型等实验条件的选择，对气化反应的影响很大，需要进行细致的实验设计和调节。
3.热解特性的分析需要采用热重分析-质谱联用技术，需要对仪器设备及操作技术进行优化和改进，以提高分析精度。
七、研究进度安排
本研究计划分为以下阶段进行：
1.煤质分析和煤样预处理（1个月）。
2.高温热解实验（2个月）。
3.立式固定床气化实验（3个月）。
4.物理化学性质测试和热解特性分析（2个月）。
5.数据处理、分析和论文撰写（2个月）。
预计总时长为10个月，于2022年6月底完成研究工作。