等离子体煤转化技术ppt课件

1、等离子体煤转化技术 姓名:王胜导师:王树东 研讨员 2004.9.28 Seminar Outline 等离子体概述等离子体煤转化技术进展等离子煤转化机理研讨等离子体反响安装等离子煤转化固态产物研讨结论等离子体(Plasma)概述等离子体的产生及其特点等离子体分类等离子体的运用等离子体的产生及其特点定义等离子体是经过一定的手段(如加热、放电、激光、微波放电等)使气体分子离解或电离产生的电子、离子、原子、分子或自在基等粒子所组成的集合体。无论气体是部分电离还是完全电离，等离子体中的正电荷总数和负电荷总数在数值上总是相等的，故称之为等离子体.特点导电性与磁场的可作用性电准中性 等离子体分类按温度分

2、类i 高温等离子体ii 低温等离子体a) 热等离子体 b) 冷等离子体 按粒子密度分类i 致密等离子体或高压等离子体ii稀薄等离子体或低压等离子体按产生等离子的途径分类i 熄灭等离子体ii 电弧等离子体iii 高频等离子体iv 激波等离子体v 激光等离子体vi 聚变等离子体等离子体的运用等离子体显示器，等离子体电视，等离子体防雷技术等离子体隐型技术等离子体杀菌技术等离子体喷涂技术等离子体切割技术等离子体光源 等离子在化学化工中的运用催化剂的制备和催化反响等离子体生物质转化技术等离子体水处置技术等离子体废物处置技术等离子体食物保鲜技术等离子体温室气体研讨 等离子体合成技术电弧热等离子体的特点高的

3、热性能高的化学活性极高的冷却速度化学反响活性可以控制等离子体的运动过程延续，操作简便，易于实现工业化 等离子体煤转化技术等离子体煤气化等离子体煤热解煤的气化过程泛指各种煤(焦)与含氧的气化剂(H2O，CO2)之间的一种不完全反响，最终生成由CO，H2，CO2，CH4，N2，H2S和COS等组成的煤气 煤的热解是指煤在惰性气氛下升温且无催化的条件下发生的一系列断键行为, 在这一过程中断键是最根本的行为 煤气化工艺国内外研讨现状国际上现已工业化的煤气化工艺Lurgi固定床加压气化Dow水煤浆加压气化Shell粉煤气化Texaco水煤浆加压气化国内现状20世纪50年代引进温克勒流化床煤炭气化技术 7

4、0年代引进了鲁奇炉固定床气化技术 80年代引进了德士古水煤浆加压气化技术 2001年中国科学院山西煤化所开发灰熔聚流化床粉煤气化技术 等离子煤气化优势气化程度高达90%以上，而且产物气中CO 和H2的含量较常规气化相比有较大的提高;产物气具有较高的热值;气化过程的热效率高达90%以上;煤中的硫90%以上转化为H2S，几乎不放出SO2;没有CO2排放;单位体积高的能量强度，使得设备构造紧凑;对于原料煤没有特殊的要求，可以用劣质煤来进展气化，极大地降低了消费本钱;等离子体煤气化研讨进展低温热等离子体煤气化研讨概略60年代，哥伦比亚就研讨了纯氧、氢气、一氧化碳化合物、水蒸汽等为任务气体的等离子体与煤

5、在高温下气化，研讨以为利用该技术可以制得作为天然气的代用品;加拿大为了充分利用本国蕴藏丰富的泥煤资源，研讨开发了等离子体泥煤气化工艺。向6000高温的等离子体喷枪通入过热蒸汽，可由泥煤制得甲醇要比以天然气为原料制得的甲醇廉价得多。80年代前苏联在热等离子体气化领域进展了卓有效果的任务，塔吉克斯坦共和国科学院化学研讨所开发了煤的等离子气化工艺，它可使煤田每年向杜尚白输出煤气28亿m3，其煤气本钱比普通气化法制得的煤气低10%，而建厂费用只需普通气化设备投资的50%左右1995年W.W.Plotczyk对于褐煤进展了等离子气化，在蒸汽热等离子中碳转化为合成气的转化率高达90%。CO占反响气组成的6

6、0%，而CO2的含量不超越3%体积百分含量Georgiev.I.B等研讨了在热等离子体煤气化过程中，灰含量、氧含量、停留时间和等离子体的类型对这一过程的影响。等离子体煤气化研讨进展低温冷等离子体研讨概略美国学者对煤在不同微波等离子体如Ar +H2O中的气化行为进展了研讨，研讨发现挥发分高的煤有利于气化，高挥发分的褐煤和油页岩气化产率分别为33.5wt%和31.8wt%，主要产物为H2、CO、C2H2、CH4，产物中H2和CO 的含量较高。法国学者Djebabra等以制取CO+H2合成气为目的对煤在蒸汽微波等离子体中的气化进展了研讨，结果发现：煤的初始参与量越小、水蒸汽的引入初压越大、煤与等离子

7、体反响时间越长、CO和H2的产率越高；煤的粒径对H2和CO 的产率没有影响。这阐明水蒸汽与煤的气化反响发生在煤的外外表，不受水蒸汽在煤粒内分散的影响。Djebabra等还指出微波等离子体预处置后的煤的活性与原煤的活性类似，这样煤样可以循环和水蒸汽发生气化反响。1996年西安石油学院与吉林大学协作，利用外焰型微波等离子体炬管，一矫正去在封锁容器中进展等离子化的局面。对煤炭进展等离子体气化，气化后CH4、CO含量较文献值有大幅度的提高。但是，冷等离子体气化煤的强度低，所以没有实践的运用价值 等离子体煤热解国内外乙炔消费的主要工艺道路烃类裂解法对环境的负面影响很小必需采用淬冷操作来抑制产物的二次分解

8、，从而添加了技术上的复杂性电石法制历史悠久、技术程度含量低能耗大、粉尘和废水对环境的污染非常严重；等离子体热解煤制取乙炔流程短,原料廉价进展 60年代的研讨任务主要集中在英国 70年代在美国、东西德国、印度和前苏联展开的研讨最多 80年代该课题的研讨进入了一个昌盛期，日本、法国和波兰相继参与 我国那么开场于90年代。煤等离子体热解制乙炔实验研讨进展操作条件的优化粒径影响等离子体类型供粉速率的影响比能输入的影响煤等离子体热解制乙炔实验研讨进展挥发份影响灰分的影响煤种的挑选等离子体反响器 5 6 10 9 7 8 产品气 进水 出水 进水 进水 进水 1 2 4 3 出水 H 2 + Ar Ar煤

9、粉 图图 2 2- -7 7 实实验验系系统统装装配配图图 1 阴阴极极 2 绝绝缘缘体体 3 阳阳极极 4电电弧弧 5 进进样样口口 6 反反应应器器 7 气气样样收收集集管管 8 分分离离器器 9淬淬冷冷水水幕幕 10 反反应应器器壁壁 11 过过滤滤器器 等离子体炬 进水 出水 积碳 11 1 1 1 2 3 4 出水 进水 1 取样口 2 水道 3 冷却水 4 石墨衬套 图图 2 2- -4 4 反反应应器器结结构构示示意意图图 A B C D 等离子煤转化机理研讨煤热解放出挥发分；挥发分和等离子体中的活性组分进一步发生反响 研讨方法:数值模拟；实验检测；OES( Optical Emission Spectroscope) 等离子煤转化固态产物研讨固态产物残渣(Slag )结焦物(Coke)碳黑(Soot) 存在形状金刚石石墨富勒烯碳纳米管(CNTs)无定型碳 结焦物Coke研讨结焦原理模型化合物实验煤 柴油 液体石蜡 甲苯 苯 汽油、正己烷、环己烷(不严重)产物分析FT-IR消焦技术双粒径消焦技术合成碳纳米管合成方法石墨电弧法Arc/graphite化学气相堆积 (Chemical Vapor Deposition)激光技术、火焰法、离子辐射法等电弧射流热解煤优势操作简便、稳定及运转时间长具备了实现碳纳米管的延续批量消费的条件原料廉价电弧射流热解煤合成碳纳米