煤部分气化技术是依据煤在不同转化阶段的不同反应性特征,实施热解、气化、燃烧的分级转化。部分气化技术相比完全气化技术可以使煤炭气化技术简化,过程效率提高,减小投资。 本文首先对煤部分气化利用技术的工艺流程和研究进展作了归纳,流化床气化炉由于结构简单、气化效率高被广泛的用于部分气化技术。在总结典型煤的部分气化利用技术的基础之上,介绍了浙江大学提出的煤空气/水蒸汽部分气化燃烧集成的联合循环发电系统和热解燃烧集成的热电气多联产两种不同的技术方案,并对煤空气/水蒸汽部分气化燃烧集成的联合循环发电系统的效能进行计算。 本文接着选取典型动力用煤通过热重实验获得了煤在热解、气化、燃烧不同转化过程下的反应特性及其影响因素;通过气化煤焦燃烧的热重实验分析,研究了气化反应进行的深度对半焦燃烧特性和最终碳转化率的影响,进一步说明煤的分级转化的意义。 在小型流化床实验台上进行了煤的热解和空气/水蒸汽部分气化的实验,获得了床层温度、颗粒粒径、空煤比、汽煤比等对热解、气化的影响规律,获得了空气/水蒸汽部分气化时的碳转化率范围及影响碳转化率的因素,为气化燃烧集成利用技术奠定了基础。 为了寻找浙江大学提出的两种不同气化介质的部分气化利用技术的优点和可能存在的技术问题,在工艺性验证试验台上对空气/水蒸气部分气化燃烧集成装置和再循环煤气煤热解燃烧集成装置进行了验证试验,获得了部分气化炉和燃烧炉的优化运行参数,证实了两种技术的可行性。 本文最后针对再循环煤气煤热解燃烧集成时显现出来的焦油含量较高的问题设计了焦油的氧化热裂解试验台,研究了裂解温度和初始焦油含量对焦油氧化热裂解的影响。 本文通过热重实验、小型流化床实验、工艺性验证试验研究部分气化时不同气氛和不同操作条件下的煤气产率、煤气成分、碳转化率,为研究面向工程应用的煤部分气化示范装置的设计与运行提供了依据。