一、煤—氧—水蒸气—焦炉气联合气化制备直接还原气（论文文献综述）
孙贯永[1]（2021）在《外热式气基直接还原炼铁工艺的基础与应用研究》文中研究说明在我国政府明确提出2030年前碳达峰、2060年前碳中和目标的背景下,实现炼铁工序CO2排放的绝对减排,以及高端特钢对优质纯净海绵铁原材料的需求,促使企业及研究院所加快开发适应我国国情的气基直接还原炼铁工艺。论文是与山西某企业合作开发新型外热式加热炉在低阶煤热解及碳与水蒸气反应生成CO+H2的成功中试经验的基础上,进一步延展合作开发新型外热式气基直接还原炼铁工艺,历时十年时间,全面进行了外热式气基直接还原工艺的基础理论及实验研究,并依据基础研究结果设计了年产3000吨、8万吨、30万吨规模的工艺和装备。外热式气基直接还原炼铁设置两个各自独立的内、外系统,之间由高导热的材料（火墙）隔离,其特点是还原所需的热能由外热系统以燃气燃烧后通过火墙向炉内传热的方式提供,还原气和球团在还原炉内被外热系统加热到所需的还原温度,而不是还原气在炉外被加热到还原温度后进入还原炉,具备球团和还原气常温入炉,还原铁低温出炉,还原气压强损失小,吨铁能源消耗低等特点。外热燃烧系统具有独立的蓄热室火道加热功能,可以实现炉内还原系统温度的精准控制,提高了还原气的利用率,有效避免了还原初期高温段球团的粘结和末期得到海绵铁后的低温析碳。外热式气基竖炉所构造的高温反应容器中,还原气与铁氧化物组成多元多相体系在炉内完成平衡反应,还原铁的生产效率与CO+H2为主的还原气的成分、还原温度、外加热能源的消耗有关,而CO+H2为主的还原气在900℃的气体利用率极限只有31.098%～37.181%,还原气体还原、升温、降温、换热等过程中将引起热焓的大幅度的波动,从而影响吨铁综合能耗。有必要结合外热式气基直接还原的特点,研究提高不同还原气的利用率和降低能源消耗的机理,这是本研究的主要目的。首先根据最小自由能原理的需要,以等压比热容和热力学方程,推导了体系中物质在不同温度区间的吉布斯自由能与温度的关系式,用于编制相应温度区间的最小自由能计算程序。设定初始还原气量、各组元的浓度组成、压强、温度等条件,得到相应的平衡态组成,延伸得到还原气体的利用率、平衡态浓度、还原气参与度、反应热焓、产气比等参数。根据构建的外热式气基直接还原炼铁的能耗模型,获得不同条件下吨铁气体的升温热焓、反应热焓、固体升温热焓、总热焓需求及体系热焓输入、可回收热焓及热焓回收率等参数。通过对各种不同组成的还原气的研究发现,当还原分别处于Fe2O3→Fe3O4、Fe3O4→Fe0.947O、Fe0.947O→Fe 阶段,即发生铁氧化物逐级还原的阶段,还原气体利用率及平衡态浓度、气体的还原参与度、还原气体中CH4的转化率、产气比等参数保持不变,利用这一特点,可以反推氧化铁中的Fe完全还原时的还原气的需求量、还原后气体的组成和各组元物质的量及反应热焓。对%CO+%H2=100还原气还原Fe2O3的多元多相热力学平衡体系进行了研究:1)分析了不同组成的还原气体的初始成分与其利用率等随着还原气组成不同的演变规律,发现对于%CO=%H2=50的还原气体,研究了还原产物不含Fe3C+C+CH4体系与包含Fe3C+C+CH4体系在Fe0.947O→Fe阶段的各种反应参数的区别,发现后者的反应热焓更低,因为该阶段为吸热反应,而CH4的生成是放热反应,两者叠加,反应吸热减少;当CO初始浓度大于50%,随着温度增加,CO+H2气体利用率呈降低趋势;当CO初始浓度小于50%,随着温度增加,CO+H2气体利用率呈增加趋势。CO初始浓度越大,CO+H2气体总的利用率越小。900℃时,压强对CO+H2气体利用率有着明显的影响;当温度1000℃以上时,压强对CO+H2气体利用率的影响可以忽略。2)理论模型计算了用CO+H2气体还原Fe2O3过程的理论能源消耗,发现当CO初始浓度小于10%,体系综合热焓（即热收入与热消耗的差）随着温度的升高而减小;当CO初始浓度为20%,体系综合热焓随着温度变化的幅度很小,但总的趋势是体系综合热焓随CO初始浓度的增大而减小;当CO初始浓度大于30%,体系综合热焓随着温度的升高而增大。当CO初始浓度在65%～71%时,体系综合反应热焓为零。在热焓输入项的构成占比中,从大到小依次是气体升温吸热、固体升温吸热、反应热焓。体系的压强对吨铁能源消耗的影响较小。不同组成的CO+H2还原气还原吨铁体系的热焓输入在108.062～122.051 kgce区间,热焓回收率在65%～95%区间变化。对于还原气成分组成多样化的特点,利用多元多相的最小自由能模型研究了%CO+%H2=90,%CH4+%N2=10初始还原气还原Fe2O3的反应特征和理论能源消耗的规律。研究发现:900℃条件下,还原气中每增加1 Nm3 CH4减少吨铁还原气需求量约6.100～7.337 Nm3,减少吨铁的化学反应热焓1.940～9.666 MJ,减少吨铁还原气升温热焓6.058～7.598 MJ,减少吨铁热焓能输入4.118～17.264 MJ。利用这一特点,理论研究了使用CH4+H2构成还原气所必须的条件,减少纯H2还原体系的吸热量,整体降低局部的加热需求的热量和工艺条件;或使用CH4+CO构成还原气,减小纯CO还原体系的放热量,降低局部过热可能性所对应的工艺条件。焦炉煤气是典型的富含H2和CH4的工业气体,对焦炉煤气还原Fe2O3的热力学平衡和能源消耗模型的研究发现:焦炉煤气在热力学上具有不重整直接用于还原炼铁的可行性,但需要对焦炉煤气量、氧化铁的量、还原温度及还原的动力学条件进行精确的控制,加入过多的焦炉煤气有析出C的可能,且增加了吨铁能源消耗。Fe2O3恰好完全被还原时的焦炉煤气的利用率随温度的升高而增加,在900℃时为81.900%,吨铁热焓需求为165.416 kgce,但这两项会由焦炉气体组成的变化而改变。进一步对%CO+%H2+%CH4=100还原气在900℃下还原Fe2O3的多元多相热力学平衡和能源消耗模型的研究发现:1)随初始CH4浓度的增大,反应焓变和总热焓需求量增大,气体升温热减小,反应焓变的能耗占比持续增加,气体升温热和固体升温热的能耗占比持续减小。2)在%CH4=50时,总热焓需求量为 275.412～276.433 kgce/tFe,与不含 CH4 的%CO+%H2=100还原气相比,总热焓需求量增加量为76.668～98.420 kgce/tFe,相当于%CH4/（%CO+%H2）=0 总热焓需求量的 38.379%～55.629%。在理论模型计算的基础上,对%CO=%H2=50还原气还原Fe3O4过程的析碳情况进行了实验验证,研究发现:在400℃～750℃范围内,%CO=%H2=50还原气出现最大析碳现象,而400℃之下反而没有明显碳黑析出。这与理论计算的%CO≥30时,CO+H2还原Fe2O3在750℃以下有大量的析C生成相吻合,但在400℃以下实验发现不会析碳且与热力学理论计算结果不同,尚需进一步研究。因此,在外热式还原炉的炉型温度节点控制时,如果还原气中CO含量大于30%,在400～750℃区间要控制还原气与海绵铁接触的时间要尽可能的短;对气基还原得到的海绵铁进行了熔分精炼合一的冶炼研究,用气基还原海绵铁熔分20 min后一步得到了纯度99.9%的纯铁,为未来气基海绵铁进行纯净化冶炼提供了依据。最后在以上各种可能组成的还原气还原氧化铁进行的多元多相最小自由能理论计算的基础上,设计了由外加热方式精确控制独立的内还原体系的气基直接还原炼铁竖炉,并从理论上对其进行了物料平衡、化学平衡、热平衡、压强损失等方面的应用研究,研究发现:1)外热式竖炉气基直接还原炼铁工艺中,在还原气组成和炉型结构确定的情况下,可以通过外加热的手段调控内部体系的温度,可以预先通过热平衡法和传热法精确计算一定产量下燃气需求量,通过反复校正,可使理论计算与实际需求相等,以此提高还原气利用率、降低吨铁能耗、降低炉顶气温度、降低压降损失。2)外热式气基直接还原竖炉还原铁工艺可以满足不同CO+H2浓度组合的还原气的应用,其中H2浓度越大,则吨铁能耗越高,炉顶气温度越低,气体压强损失越少。
杨逸如[2]（2021）在《煤气化-闪速炼铁耦合工艺的数值模拟及优化》文中研究指明传统长流程炼铁工艺包含烧结、焦化、高炉炼铁等工序,会造成严重的环境问题,同时稀缺的冶金焦资源又会造成成本上涨、能量消耗等问题。经过多年发展,传统高炉炼铁技术在降低燃料消耗、提高能量利用方面有所进步,但是以焦炭为骨架的根本性结构并未发生改变。因此,无法从源头上消除炼铁环节中的高污染高能耗工序。近年来,闪速炼铁作为新兴的非高炉炼铁工艺而受到关注,该工艺利用高温还原性气体在气流床中直接还原小粒径矿粉颗粒,从而可以在极短时间内获得高质量的海绵铁。本文在闪速炼铁技术的实验室开发基础上,提出中试规模的工业化应用方案,即煤气化-闪速炼铁耦合流程。该方案利用成熟的煤气化工艺制备还原气,并在同一反应器中实现工艺耦合以减少反复转化,提高能量、物料的综合利用效率。本文对该流程中可能出现的关键问题进行讨论,并利用热平衡模型、CFD数值模型等对耦合工艺进行广泛的工艺探索。主要研究内容及相关结论如下:（1）首先开展闪速炼铁还原实验,利用高温还原气逆流接触小粒径矿粉,在颗粒下落过程中实现快速还原。结果表明,45-100μm粒径的赤铁矿颗粒在CO气氛下峰值温度1550℃的管式炉内飘落到底部,即可获得还原度60%左右的还原铁,而在H2气氛下峰值温度1450℃时就可获得还原度90%以上的还原颗粒。针对样品进行SEM微观形貌分析发现,实验温度较低时,颗粒呈现疏松多孔的状态,而当颗粒接近熔化温度时,渣、铁相出现明显分离,这是由于两相受表面张力影响而互相排斥。在CO气氛中,矿石颗粒的还原度相对较低,颗粒所含有的FeO量较大,因此致密铁核被渣相包裹。而在H2气氛下,颗粒还原度较高,所以流动性差,直到1550℃高温下才出现致密铁相,而渣相被排斥到还原铁表面。同步建立实验室条件下的小粒径高温还原动力学CFD数值模型,将文献中所获得的动力学参数用于预测矿石还原度,并和实验获得的数据进行对照,取得了良好的验证结果。（2）利用热平衡模型对中试规模下的闪速还原+粉煤气化耦合过程开展基础研究,并通过研究不同物料参数下的工况寻找优化条件。结果表明,随着氧煤比的降低和矿煤比的上升,平衡温度持续下降。在特定工况下,平衡温度会低于还原铁的最大产出温度,由此说明这些工况下的耦合过程是热量不足的,应当尽可能避免。随着矿煤比的升高,铁矿石还原度（R）主要呈现下降趋势,煤气利用率则有所上升。进一步通过气液两相平衡的方式构建熔池部分的热平衡模型,用于预测熔池部分的理想产物,根据指定的技术指标:液相温度（>1450℃）、金属收得率（>95%）和残碳量（<90kg/h）,可以最终划定可行的操作范围,将区间内的最低煤耗工况（mcoal=0.80 kg,moxygen/mcoal=0.85）定为最优化工况。（3）进一步建立中试规模的闪速炼铁-矿石还原数值模型,模拟结果显示,突扩管结构会形成稳定的湍流结构,主要包括射流区（Ⅰ）、回流区（Ⅱ）、平推流区（Ⅲ）三个区域。对颗粒路径的分析结果表明,流场结构中的回流区域对于颗粒的停留时间有显着影响。在基础工况中,煤气化-闪速炼铁耦合模型所预测的一次还原度高达95%,理论上证实了在单一反应器中同时实现闪速炼铁和煤气化生产的可行性。随着矿煤比的增加,高温区形状逐渐从“∧”型分布转变为“∨”型,靠近喷嘴位置出现低温中心。根据不同工况下的产物质量对比,最终给出了两种可行方案。第一种是低矿煤比（<0.4）下可以同时获得高质量海绵铁（R>99%）和高质量合成气（η>90%）,将海绵铁作为煤气化工艺的副产品;第二种是在较高矿煤比（=1.6）下获得合格的还原铁（R=75.57%）和较高热值的合成气（η=71.52%）。（4）在热平衡模型的基础上引入（?）分析方法,用于考察关键耦合工序和全流程工艺中的（?）值转移过程。利用分步式热平衡展开的煤气化-闪速炼铁耦合过程（?）流图显示,煤气的（?）经过闪速还原过程转移到还原铁而被有效储存。由于这一转移过程产生的损失,导致最终耦合工序的（?）效率为76.0%,略低于单纯煤气化的输出（?）效率77.5%。但是还原铁作为最终产物,其后续利用过程中的损耗较低,在考察全流程效率时,多联产系统的优势得以体现。最终得到的煤气化-闪速炼铁-循环发电的（?）效率（49.4%）领先于传统的煤气化-循环发电流程（44.0%）,其中以物理、化学（?）形式储存在还原铁中的（?）值占整体（?）输出的17%。更加复杂的煤气化-闪速炼铁-甲醇合成-发电联产系统的（?）效率更是高达56.3%,由此证明了煤气化-闪速炼铁耦合流程可以利用还原铁储存（?）来提升系统效率,从而达到降低能耗的目的。
李彬[3]（2020）在《基于氢气直接还原铁冶炼高纯铁和高纯轴承钢的基础研究》文中研究表明传统的高炉炼铁工艺日益成熟,但其进一步发展受制于铁矿资源、焦炭资源与环境保护压力。与高炉炼铁流程相比,直接还原炼铁工艺可摆脱对焦煤资源的依赖,并大量减少CO2排放,因此,直接还原炼铁技术是近年来钢铁工业发展的方向之一。直接还原铁在元素纯净性方面具有天然的优势,是生产高品质钢铁产品的优质原料。随着世界上直接还原铁的产量迅速增长,这些直接还原铁几乎全部作为废钢的替代品参与到钢铁产品的生产中,这是对直接还原铁纯净度的一种浪费。随着钢铁行业的不断发展,对钢铁产品质量、性能需求的不断提高,发展低碳排放、低能耗、环境友好的短流程钢铁材料冶炼工艺将成为钢铁行业发展的方向。铁矿石直接还原—熔分—精炼流程,可为高品质钢铁材料的生产开辟新的途径。铁矿石经氢气直接还原所获得的纯净化的直接还原铁,化学成分稳定、有害杂质含量少,将其作为主要原料,经过熔分和精炼后可以得到高纯净化的钢铁材料。该工艺流程短、污染小,产品附加值高,可以冶炼各种钢和含铁合金,只需要添加相应的合金化元素,即可满足产品的要求。这实现了直接还原铁纯净度的最大化利用,增加了直接还原铁的利润空间,同时也拓展了非高炉炼铁工艺的发展空间。本课题以氢气直接还原铁冶炼高纯铁和高纯轴承钢为例,探索性地研究了氢气直接还原—熔分—精炼流程冶炼高纯净钢铁材料的新工艺。该工艺主要包括三个步骤:第一步,用氢气还原焙烧后的铁矿石氧化球团,得到纯净化的直接还原铁。铁矿中的脉石成分,如硫、硅、锰、钛、铝,在这一步不能被还原进入铁中。第二步,直接还原铁通过熔融分离为脉石（渣）和金属。在这一步中,利用直接还原铁中的氧化亚铁,调整渣的成分以实现脱磷。第三步,对高纯铁液实施二次精炼及合金化,通过合适的渣系实现精炼脱氧,最终得到高纯铁和高纯轴承钢。本论文从冶金物理化学基本原理出发,针对整个流程中涉及到的环节开展系统的基础研究工作,为后续科研工作提供借鉴和参考依据,并为工业化应用奠定理论基础。主要的研究内容和结果如下。铁氧化物气基直接还原的热力学研究。基于最小自由能原理建立了铁氧化物气固还原反应的热力学模型。从热力学平衡计算的角度,验证了铁氧化物的逐级还原过程。根据最小自由能原理,对氢气还原铁氧化物的热力学平衡进行了计算。研究了 CO和H2混合气体还原铁氧化物的热力学平衡,作出了 CO和H2混合气体还原铁氧化物的三维平衡图,为探究气基直接还原过程不同还原气氛时的热力学机理提供了理论依据。氢气直接还原的实验研究。研究发现氢气还原氧化球团的过程存在明显的阶段性,随着反应条件的不同,还原阶段性的特征也不相同。使用双界面未反应核模型有效地分析了反应过程中速率控制步骤的变化。在还原过程的不同阶段,速率控制步骤逐渐演化和发展。随着还原过程进行,控速环节由双界面化学反应控速转变为内扩散控速。在最小自由能热力学原理的基础上,计算了还原一定数量的氧化铁球团所需要的气体量,给出了球团还原时间的理论预测,与实际还原完成时间存在良好的吻合关系。研究了直接还原铁熔分过程中脱磷的热力学,通过模型计算与实验,确定了合适的脱磷渣系,在直接还原铁熔分过程中实现了同时脱磷,简化了使用直接还原铁冶炼高纯净钢铁材料的步骤,使纯铁中的P含量降至18 ppm。通过使用高碱度炉渣精炼,使高纯铁中全氧含量降至10 ppm。采用直接还原—熔分—渣精炼流程,在实验室规模上制得了纯度为99.9868%的高纯铁。依据炉渣分子离子共存理论建立了钢渣体系耦合的热力学平衡模型。在热力学计算的基础上,探究了不同渣系对轴承钢精炼过程的脱氧效果,确定使用直接还原铁冶炼轴承钢精炼过程最适合的渣系组成。通过直接还原—熔分—精炼流程,在实验室条件下冶炼得到了全氧含量为4.8 ppm及Ti含量为6 ppm的高纯净轴承钢。基于传质方程—质量守恒方程—化学平衡方程建立了熔渣精炼脱氧过程的动力学模型,确定了使用高碱度渣系进行轴承钢精炼硅脱氧时,脱氧速率的限制环节为钢液中[O]的传质,钢液中[O]的传质系数为kO=7×10-5 m/s。为了进一步明确轴承钢中Ti含量和N含量对TiN夹杂物析出的影响,对GCr15轴承钢凝固过程中TiN夹杂物的析出热力学和长大动力学进行了详细的计算。采用了一个更合理的溶质元素偏析计算公式,给出了考虑凝固偏析的TiN析出稳定性图。结果表明,使用氢气直接还原铁冶炼的高纯净轴承钢凝固过程中不会有TiN夹杂物析出。此外,计算了采用常规流程生产的轴承钢中TiN析出过程溶质元素含量的变化,并依此优化了夹杂物长大动力学方程。讨论了钢中Ti、N含量和冷却速度对TiN尺寸的影响,为降低轴承钢中TiN夹杂物尺寸、减少其对疲劳寿命的危害提供了理论支持。
左宗良[4]（2019）在《粒化铜渣余热回收及碳基直接还原的应用基础研究》文中进行了进一步梳理铜冶炼工业是能源和资源密集型产业,开发铜冶炼工业中的节能新技术是实现我国工业节能减排工作目标的重要途径。铜渣是铜冶炼过程的副产物,具有较高的余热回收价值和金属回收价值。针对目前铜渣水淬法处理工艺存在余热回收难及渣中有价金属浪费的问题,本文基于熔渣粒化技术、生物质清洁利用技术及直接还原技术,提出粒化铜渣余热回收及碳基直接还原技术系统（TER-DR）。通过理论分析及实验论证,本文为该技术的应用提供基础研究数据,旨在解决当前铜渣余热及渣中有价金属高效、绿色回收的世界性难题。主要开展以下应用基础研究工作。（1）采用热力罗盘法对TER-DR技术系统进行焓（?）分析。分析了各余热回收方法的热效率及（?）效率,研究了以4种典型吸热反应为基础的化学法梯级余热回收模型。研究发现,与物理法回收相比,化学法（?）值及（?）效率得到了大幅度提高。利用化学法梯级余热回收模型可高效回收利用铜渣余热,制备生物质炭及合成气。（2）铜渣粒化技术是其能够实现铜渣余热回收的技术基础。为了验证铜渣粒化技术的可行性,首先进行了熔点、化学成分、物相组成及粘度等物性测试,然后进行铜渣转杯法粒化实验,制备了粒度分布均匀的铜渣颗粒。研究发现,转杯粒化法可制备高圆整度的铜渣颗粒,且制备过程无渣棉产生。随着转杯转速的提高,铜渣颗粒的直径逐渐减小。（3）以转杯法粒化的铜渣颗粒为热载体进行生物质热解实验。分别考察生物质种类、温度及升温速率对生物质热解失重率及失重速率的影响规律。通过热解反应制备生物质炭,并且考察热解前后生物质热解气成分、生物质炭官能团及表面形貌的变化。研究发现,铜渣对生物质热解过程具有催化作用,提高了热解气中H2产量。（4）为了探明渣中相成分的作用浓度变化规律,以铜渣中4种主体成分为计算基础,进行铜渣还原过程简化机理的热力学计算,建立CaO-FeO-Fe2O3-SiO2四元渣系作用浓度计算模型。为了探明铜渣还原过程中渣、气中平衡组分变化规律,以C、CO、H2及CH4为还原剂进行铜渣还原过程详细机理的热力学计算,建立相平衡计算模型。分别研究了温度、还原剂浓度及Ca/Si对平衡组分、还原率及间接还原系数的影响规律。研究发现,还原剂浓度提高时,Fe3O4的还原率在一定程度得到提高,但各平衡组分的转变温度不变。CaO参与了 2FeO·SiO2的脱硅过程,提高了还原速率。通过间接还原指数,探明了C及CO共存条件下还原反应分数的变化规律。通过生物质炭直接还原实验,验证了相平衡模型计算的准确性。（5）以生物质炭为还原剂进行铜渣碳基还原热重实验,进行动力学研究.考察C/O及Ca/Si对还原失重率、峰值温度及活化能的影响规律,验证作用浓度计算模型及相平衡模型计算结果。研究发现,CaO可以提高单位质量铜渣还原失重率（RML）,提高还原速率,降低反应活化能,促进直接还原区间峰值温度向低温区移动,且在Ca/Si为1.0时效果最佳。C/O增加时,RML增加,还原速率提高,反应活化能降低,但反应速率峰值温度不变。在铜渣还原反应前期,还原过程受C及O的扩散控制（D4模型）,在反应后期受界面处化学反应控制（C2模型）;Ca/Si及C/O变化时还原反应各阶段限制性环节不变。（6）以生物质为粘结剂,煤粉及生物质炭为还原剂,制备冷固结铜渣含碳球团。研究发现,随着生物质添加比增加,铜渣含碳球团抗压强度得到大幅度提升。进行铜渣含碳球团直接还原热态实验,研究了反应温度、反应时间、C/O及Ca/Si对RML及物相的影响规律,验证热力学计算模型的结果。利用扫描电镜及能谱分析（SEM-EDS）研究了铜渣颗粒中Fe及Cu的迁出过程。结合热力学计算结果,动力学实验及直接还原热态实验结果,建立了铜渣含碳球团直接还原反应机理。
魏来[5]（2018）在《神华巴彦淖尔能源有限公司焦炉气制甲醇生产工艺的技术改造》文中指出近年来,随着钢铁工业对焦炭的巨大需求而高速发展起来的炼焦产业,在焦炭产能不断扩张、产量大幅度增长的同时,副产的大量焦炉煤气导致了焦炭产区的环境急剧恶化,原来焦化企业对大量炼焦剩余的焦炉煤气采取点天灯方式燃烧排空,既严重污染环境,又造成资源浪费。焦炉煤气是很好的气体燃料和宝贵的化工原料气,净化后的焦炉煤气除用作城市燃气外,还可以用于制造甲醇、合成氨、提取氢气和发电,但就现在的市场和社会环境来看,生产甲醇和合成氨才是经济效益较好的方案。但其中焦炉煤气制合成氨的流程较长,投资和消耗都比较高。同时焦炉气制甲醇的成本远较其他原料制甲醇的成本要低,因此目前的焦化企业都选择焦炉煤气生产甲醇装置来配套焦化厂,充分、合理利用焦炉煤气,对建设资源节源型社会,实现经济可持续发展具有重要意义。2004年,世界上第一套焦炉煤气制甲醇项目在云南曲靖建成投产以来,目前国内已有40余套焦炉煤气制甲醇装置陆续投入商业运行,各企业通过对工艺操作要点和系统存在问题进行探讨与改进,使生产稳定运行,实现了装置节能降耗,减少生产运行成本,目前此类装置工艺已经非常成熟。本文针对神华巴彦淖尔能源有限公司甲醇厂在运行过程中存在的一些现实问题做了深入分析,并对原有的设计工艺进行了探索性的改进和完善。从投产运行以来5年的连续运行中,经过对工艺及设备方面不断的改造,具有安全可靠、更加合理、易于操作、环保节能等特点,使焦炉煤气制甲醇的企业提高工作效率,减少了企业资金的流失,项目的应用对同类型工艺的甲醇厂提供了一定的借鉴意义以及实践基础。
萧鸿华[6]（2018）在《焦炉气辅助碎煤熔渣气化制天然气系统概念设计》文中研究表明天然气是一种重要的清洁能源,提高其在我国能源消费结构中的占比是一项具有意义的可持续性发展举措。在天然气供需矛盾日益增加的情况下,煤制天然气项目得到迅速发展。煤制天然气项目能够实现煤炭能源的有效转换,但是同时产生了难以处理的废水和大量的二氧化碳。本文经过对煤制天然气工艺流程研究发现,气化单元采用的碎煤固定床加压气化炉虽然应用广泛,但是存在着废水量大、成分复杂、处理难度大等难以解决的问题。同时由于流程中需要设置水煤气变换单元增加氢气的含量以提高氢碳比,由此产生了大量的二氧化碳。针对以上问题,发现在碎煤固定床加压气化炉基础上开发的碎煤熔渣气化炉气化效率高,产生废水量少,在效率及环保方面具有更大优势。另外富氢少碳的焦炉气可以实现元素互补。焦炉气是焦炭产业中大量产生的一种气体,其氢碳比可达6.5。因此,本文提出了一种焦炉气辅助碎煤熔渣气化制天然气新工艺。新工艺在典型的煤制天然气过程的基础上,采用更为高效环保的碎煤熔渣气化技术。加入焦炉气分离单元及CH4/CO2重整单元。焦炉气的加入能够提高合成气氢碳比,从而去掉传统过程中的水煤气变换单元。CH4/CO2重整即是干重整反应,利用焦炉气分离出来的部分甲烷与系统产生的二氧化碳进行反应生成合成气,可以实现碳资源的回收利用。利用模拟软件Aspen Plus对新工艺流程进行建模与模拟,并进行技术经济分析。结果表明,相比于煤制天然气过程,新过程能效提高了6.7%,生产成本降低了18%,同时二氧化碳、废水的排放分别减少了94.8%、83%,节能减排效果明显。
吴汉栋[7]（2018）在《碳氢组分解耦的煤炭分级气化方法与系统集成》文中研究说明长久以来,煤炭利用高能耗、高污染的问题一直没有得到根本性解决,而为应对全球气候变化,煤炭更面临碳减排的挑战。发展低碳洁净煤技术是构建未来高效、清洁、低碳的多元供能体系面临的关键难题之一。煤气化技术是煤炭清洁低碳利用的关键过程,又是继燃烧之后燃料可用能损失最大的过程。本学位论文以碳氢组分解耦的煤炭分级气化过程为对象,通过烟平衡分析、图像（?）分析等方法研究煤气化过程中燃料化学能的转化与释放特性,开展煤分级气化方法研究与机理实验、研究煤分级气化关键反应过程的热力学与动力学特性,并开展煤基高效低碳能源系统的集成创新。在煤炭气化的机理分析层面,分别从煤气化反应（?）损失机理以及气化过程中燃料化学能转化与释放特性两方面进行深入研究。改进常规（?）平衡分析方法,分别计算化学能作功能力与物理能作功能力,提出了化学（?）平衡分析方法,将此方法应用于煤气化,揭示了煤气化反应中煤炭化学能的转化与释放规律。进一步将煤气化（?）损失模型与化学反应动力学相结合,提出求解煤气化过程单个化学反应（?）损失的方法,利用该方法分析了煤炭气化反应过程,揭示了煤气化反应的内部（?）损失生成机理,并提出了减小气化（?）损失的方案。结果表明,控制碳氧化反应（?）损失是提升气化（?）效率的最大潜力所在;改变气化剂可使气化（?）损失有效降低,利用CO2作为气化剂相比纯氧、水、蒸汽气化所造成（?）损失最小。针对碳氢组分解耦的煤炭分级气化方法,建立热力学平衡模型、分析分级气化相对于传统气化的节能机理、研究分级气化各单元化学能转化效率对气化冷煤气效率的影响规律、凝练影响分级气化冷煤气效率的决定性因素。分析结果表明,分级气化的冷煤气效率可达86%,而影响分级气化冷煤气效率的决定性因素为焦炭-C02气化单元的碳转化率。在煤炭分级气化实验研究层面,搭建碳氢组分解耦的煤炭分级气化机理实验平台,从煤种、焦化反应条件、焦炭性能、焦炭-CO2气化反应条件等方面研究分级气化的热力学与动力学特征,凝练分级气化技术各单元过程的设计原则,验证分级气化方法并为技术研发提供理论参考。实验结果表明,长焰煤是分级气化技术最适宜煤种,分级气化最优炼焦条件为900℃-3h建议焦炭-CO2气化温度高于1150℃;在此实验条件下焦炭-CO2气化单元碳转化率可达98.6%,冷煤气效率达到82.7%。在系统集成层面,围绕分级气化方法开展煤基能源系统集成创新,提出了煤制二甲醚分产、电力分产以及二甲醚-电联产系统。分析对比结果表明,采用分级气化的化工和动力分产流程与化工-动力多联产系统相比采用传统气化的分产流程与多联产系统能量利用效率均有提升,气化单元的（?）损失减小是性能提升的主要原因。化工-动力多联产系统普遍具有较高的CO2减排潜力,在相对分产流程减排45%CO2的情况下仍可表现出一定的节能效果;其中化工-动力串并联型联产系统发挥了分级气化碳氢组分解耦优势,其相对节能率达到7.1%,相比单纯串联型联产系统高出1个百分点。采用碳氢组分解耦的煤炭分级气化的化工-动力多联产系统具有燃料源头低能耗捕集CO2的显着优势,是未来低碳洁净煤技术发展的重要方向。
耿淑华[8]（2018）在《基于改质焦炉煤气直接还原铁矿石的基础研究》文中指出直接还原铁是一种优质的炼钢原料,其成分稳定,有害杂质元素含量低,可以作为电炉炼钢的原料和转炉炼钢的冷却剂。尽管中国的天然气资源有限,不足以用来规模发展直接还原铁工业,但可以充分利用煤中的碳氢化合物资源,将其高效改质成富氢多元还原气,进而生产直接还原铁,并实现二氧化碳的减排。本文以铁精矿为研究对象,利用热重法,进行多组元富氢气体直接还原实验研究。论文首先通过热力学计算了改质焦炉煤气直接还原铁矿石流程中的铁氧化物还原与碳沉积条件,理论分析了碳沉积的热力学条件（碳活度、反应温度与含碳析出相组成等）。之后,通过研究单一气体（H2与CO）和富氢混合气体直接还原铁矿石,获得气体还原铁矿石物相转变规律,并进行了动力学分析。针对铁矿石还原过程的碳沉积问题展开了相关研究,并对矿石的破碎现象进行了机理解释。在此基础上建立数学模型,以改质焦炉煤气为气源,对竖炉还原部分进行了数值模拟。通过热力学计算分析了铁氧化物还原过程中的气体成分、气体利用率、气体用量等参数。计算了 C-H-O平衡体系下石墨的析出线与Fe3C的生成线。结果表明,以焦炉煤气为气源进行直接还原铁生产的碳沉积不可避免。对于铁基材料,计算了 CO-CO2体系与CO-H2-H2O体系不同温度与压力下的碳沉积区域。结果表明根据反应气体成分与温度,可以预测碳沉积产物的成分。铁矿石等温还原及动力学研究表明:反应速率随着温度的升高而加快。铁矿石球团的还原过程是逐级进行的。在整个还原过程中,FeO→Fe还原速率最慢,成为整个还原过程的限制性环节。H2的还原速率明显快于CO的还原速率。但随着温度的升高,H2还原产物出现致密铁层,阻碍了气体扩散,导致在700～900℃出现了还原速率的迟滞现象。CO还原过程生成的铁会促进碳沉积,由于碳颗粒分散在金属铁颗粒之间,阻碍了金属铁颗粒的互相粘连,造成CO还原产物的金相结构疏松多孔,有利于还原气在产物层中的内扩散。H2/CO = 8/2的混合气体可以获得与纯H2相当的还原速率,产物形貌介于两者之间,改善了H2高温还原过程中致密层影响还原速率的问题。当温度高于900 ℃时,球团表面产生明显的裂纹,随着还原温度的升高,裂纹变宽。CO气氛还原的产物裂纹更明显,H2/CO= 8/2混合气体的还原产物裂纹明显改善,裂纹介于H2与CO还原之间。动力学计算表明,该组分气体的表观活化能低于纯H2的表观活化能。因此H2/CO= 8/2混合气体可作为替代纯H2的气体组分比例。铁矿石在CO气氛还原过程中,铁氧化物还原与碳沉积相互作用,碳沉积发生在铁生成后。400～800 ℃碳沉积速率较快,当温度高于900 ℃,碳沉积反应基本停止。粒度小的矿粉更易于碳沉积,产物主要物相为Fe3C与石墨。碳沉积受铁微观结构的影响,比表面积大的还原铁更易于碳沉积。碳势是碳沉积的驱动力,只有当气相碳势大于1时才能发生碳沉积。在H2-CO混合气体中比纯CO更加容易碳沉积。少量的H2会促进了 CO的歧化反应。然而,当H2过多时对碳析出起抑制作用。当H2含量大于20%时,碳沉积量随混合气体中CO浓度越加而增高。对还原铁表面碳析出的路径进行阐述,提出了碳沉积过程中铁矿石破碎模型,描述了碳沉积过程铁颗粒破碎的过程。Fe3C在碳沉积过程中起到中间产物的作用,对碳沉积起促进作用。渗碳体参与的碳沉积会产生大量的碳沉积。提出了改质焦炉煤气直接还原铁矿石流程,流程包括净焦炉煤气改质与竖炉直接还原两部分。对改质焦炉煤气的成分及改质条件进行了讨论,综合考虑各个参数及生产可行性,给出最佳重整温度与O/CH4值。对竖炉还原铁矿石进行了数值模拟。结果表明选择适当的工艺参数,采用改质焦炉煤气作为铁矿石直接还原用气源是完全可行的。
李冰阳[9]（2018）在《天然气间接转化的技术经济分析》文中认为2005-2016年我国天然气消费保持高速增长,天然气主要用作工业燃料、城市燃气、发电和化工。我国天然气化工发展晚于国外,主要靠引进技术,目前天然气能够生产合成氨、甲醇、液体燃料等多种产品。间接转化是天然气化工的主要途径,间接转化是天然气先转化为合成气,合成气再转化为其他化工产品的过程。间接转化的主要产品可以分为三类:氢气及合成氨、甲醇及其衍生物、费托合成产品。本文选取制氢气、烯烃（天然气经甲醇制烯烃）、合成油三种产品的过程进行技术经济分析。技术经济分析明确了各技术的工艺特点,选取了最佳工艺路线;成本分析表明,天然气间接转化生产氢气、烯烃、合成油过程,天然气费用占成本的主要部分,气价每升高0.1元/m3,单位成本分别增加439元/t、248.2元/t、224元/t,制氢和烯烃项目获得至少10%的投资回报所能承受的最高气价分别是1.66元/m3、1.87元/m3;敏感性分析表明,天然气价格和产品价格是影响项目经济效益的重要因素,对于制氢项目和烯烃项目,产品价格对项目经济效益的影响大于天然气价格的影响;盈亏平衡分析表明,相同天然气价下,天然气制氢项目对开工率的要求高于烯烃项目。天然气与替代原料竞争力对比结果显示,天然气转化合成气、制氢、制烯烃、制合成油技术在多个方面优于以煤为原料的过程;天然气价格为1.34元/m3,原煤205元/t时,天然气制合成气,天然气制烯烃,天然气制合成油成本竞争力低于以煤为原料的过程,天然气制氢成本竞争力强于煤制氢;原油价格在51美元/桶时,天然气制合成油项目成本竞争力远低于传统炼油项目。
王小华[10]（2018）在《不同干燥方式对褐煤物化性质及热转化特性影响》文中研究表明我国的能源资源禀赋特征是“富煤、少油、贫气”,进而决定了我国主体能源消费结构必是长期以煤炭为主,客观上也造成了原油和天然气供应的紧张局面。在煤炭资源的利用中,高品质的无烟煤和烟煤等占主导地位。在全球能源消耗日益增加的形势下,高品质煤炭供应日趋紧张。低品质煤是变质程度低、成煤较晚的年轻煤。褐煤是一种重要的低品质煤形式,其储量约占世界煤炭的45%。但褐煤水分含量通常大于30%,有的甚至高达60%,易风化和自燃,不宜长期储存,运输成本高,燃烧效率低。因此,大规模开发和利用褐煤的关键是对褐煤进行提质脱水,其也是克服褐煤自身缺陷（高水分、低发热量、易自燃）,实现部分热解、气化、液化及获取煤基化工原料的主要方法。我国内蒙古锡林郭勒盟是褐煤的主产地,而现阶段褐煤干燥脱水工艺种类繁多,针对采用水热脱水、微波脱水、热风干燥后对褐煤结构变化影响规律的对比目前研究较少,且脱水提质后褐煤的热转化特性,包括热解特性、气化特性以及燃烧特性均会发生改变,目前尚未见有系统报道。因此,系统研究采用三种不同的脱水工艺对我国内蒙古锡林郭勒盟地区褐煤进行脱水提质,以及脱水提质后褐煤物化性质对其随后热转化特性影响,对内蒙古锡林郭勒盟褐煤脱水提质后的清洁高效转化具有重要的指导意义。论文研究得出以下主要结论:（1）水热脱水表明:当水热温度一定时,当压强大于3Mpa时,对于煤样在水中的反应过程影响较小。随着反应压强升高,褐煤逐渐进入深度改性阶段,热分解程度加剧,使得固体产率降低,水热脱水煤样的平均粒径逐渐降低。与温度对脱水煤样的平均粒径相比,水热压强对于脱水煤样的平均粒径影响较小。随着水热脱水压强增大,褐煤的内在水分、含氧官能团脱除的更加彻底,同时促使脱水褐煤中的孔隙结构发生变化,水热脱水煤样的平衡水分逐渐降低,煤大分子结构中活性化学成分在形成挥发物之前逐渐转化成为煤结构中稳定的化合物,导致压强由1Mpa增大至4Mpa时,挥发分产率由44.11%降低至42.12,煤样中的碳含量由74.49%升高至75.99%,氢含量由4.71%降低至4.57%。氧含量降低幅度增大,由原煤的29.19%降低至18.14%。（2）微波脱水表明:微波干燥褐煤初始阶段处于褐煤表面整体处于预热阶段,褐煤表面吸收微波能量使煤颗粒整体升温,由于几乎没有水分的脱除。随着脱水时间的延长,微波干燥褐煤中含水率的下降,煤样受热的水饱和表面被破坏,使煤样表面水分的蒸发区进一步向煤颗粒中心移动,导致煤颗粒内部水分蒸发速率变慢。微波干燥功率大于700W时,微波干燥褐煤中发生热解反应,一些脂肪侧链和含氧官能团发生分解反应,生成的类焦油物质溶于水中,导致微波干燥褐煤所取得的废水中COD、TOC、BOD以及NH3-N浓度值升高的变化趋势。（3）固定床脱水表明:干燥介质的不同,煤样脱水率也存在差异性,干燥介质对于脱水率的影响由高到低依次是氮气>氧气;相比粒径较大褐煤颗粒,较小粒径褐煤受热以及温度场更加均匀,进而0.50 mm较细粒径褐煤煤样脱水率相对更大。与140℃下褐煤脱水所得冷凝水水质相比,高温下褐煤脱水所得冷凝水中含有大量有机物,进而煤样脱水温度为210和280℃冷凝水中COD含量很高;当煤样脱水温度由140升高至280℃时,63mm氧气干燥煤样冷凝水中的NH3-N值由47升至338,增大7.19倍;而此时冷凝水中TON值也从78升至480,增大6.15倍。四种重金属离子的析出量均随着脱水温度的升高而逐渐增大,但煤样干燥冷凝水中重金属离子含量远低于地表水环境质量V类标准基本项目标准限值。（4）水热脱水煤样（温度为275℃、保温时间为60 min）中的自由基的Ng值随着脱水水热压强的逐渐增大出现先升高后降低的变化趋势。对于微波干燥褐煤以及固定床脱水褐煤而言,随着微波干燥功率和脱水温度的增大,自由基浓度逐渐增大,并没有像水热脱水一样出现降低的变化趋势。随着水热压强的逐渐增大,g因子逐渐降低,1Mpa脱水煤样中的含氧官能团含量更高,未成对电子的顺磁中心处于带有更高自旋-轨道耦合常数的氧原子上,因此g因子值较高。对于微波干燥褐煤以及固定床脱水褐煤而言,随着微波干燥功率和脱水温度的增大,g因子值逐渐降低,这说明随着脱水温度以及微波功率增大,褐煤逐渐进入深度改性阶段。（5）与原煤相比,当水热压强达到4Mpa时,热解焦油中的轻质焦油质量分数由原煤的47.56%升高至62.27%。而在微波干燥褐煤中,随着微波干燥功率增大,煤样热解焦油产率也呈现逐渐增大的趋势,但变化增长幅度较小,仅是从干燥功率为300W时的7.28%增大至1000W时的7.39%。随着水热温度、微波干燥功率以及热风干燥时间的延长或者升高,热解焦油中的C、H、S、N元素含量继续都有所升高,而氧含量逐渐降低。对于热解焦油中的S、N元素而言,热解焦油中的S、N元素随着脱水工艺参数的增大整体呈增大趋势。（6）当热解终温达到500℃时,单独脱灰煤热解焦油产率略大于原煤,分别为7.51%和6.92%。催化提质过程中,焦油产率降低,轻质焦油质量分数及气体产物产率增大。下置床层原煤和脱灰煤添加比例分别为40%、半焦添加比例为30%,此时焦油催化裂解轻质化效果达到最佳。焦油产率由高到低依次为:脱灰煤催化>原煤催化>半焦催化,而轻质焦油产率和质量分数由大到小依次为:原煤催化>半焦催化>脱灰煤催化。催化脱灰煤床层单环、双环以及三环的芳香烃类化合物高于其他两床层,而四环芳香类化合物产率略低于催化原煤和催化半焦床层。原煤催化热解焦油中洗油、蒽油、沥青质含量明显低于经过脱灰煤和半焦两床层。（7）随着水热温度升高,更高水热脱水温度的煤样热解半焦中的大芳香环结构（IG/I总）数量增大,而半焦中缺陷及其它无序结构(ID3/I总)、非晶态碳结构(ID1/IG)比例逐渐降低。微波干燥褐煤热解半焦中无序的石墨晶格和原子含量以及含芳香层的晶格振动幅度随着微波干燥功率增大而增强。煤样热解半焦中的大芳香环结构（IG/I总）数量增大,而半焦中缺陷及其它无序结构(ID3/I总)、非晶态碳结构(ID1/IG)随着微波干燥功率增大而逐渐降低。当微波干燥功率大于700W时,热解半焦中的缺陷及其它无序结构(ID3/I总)、非晶态碳结构(ID1/IG)降低幅度趋缓。随着气化反应温度升高,达到相同转化率需要的气化反应时间明显减少,气化反应温度每升高100℃,反应时间缩短四分之一。当气化温度达到1000℃,在保温时间达到10min时碳转化率就可达到100%,而气化温度在750℃时,碳转化率达到100%时需要30 min。水热、微波脱水提质褐煤的气化反应速率曲线形状非常相似,说明虽然干燥供给能量的形式不同,对煤样也起到了不同程度的改性,但对于煤中大分子结构变化基本没有影响。（8）三种不同脱水方式褐煤热解半焦晶体的结构参数接近,但存在明显差异。对于层间距d002而言,水热脱水煤样热解半焦层间距最小,达到0.384nm;而热风脱水煤样热解半焦层间距最大,达到0.463nm。对于芳香层片的堆垛高度Lc与芳香层片直径La,与层间距d002变化规律相似,说明热风脱水煤样热解半焦芳香环结构出现了更多的缩合,热解半焦的基本晶格单元同时进行了纵向的结合缩聚与内部增长,导致失去边缘活性位,降低了半焦的活性,这与之前得到的热风脱水煤样热解半焦气化反应活性较低的结论相一致。
二、煤—氧—水蒸气—焦炉气联合气化制备直接还原气（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、煤—氧—水蒸气—焦炉气联合气化制备直接还原气（论文提纲范文）
（1）外热式气基直接还原炼铁工艺的基础与应用研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 国内外气基直接还原炼铁工艺的发展 |
| 2.1.1 竖炉工艺基本特点 |
| 2.1.2 Midrex工艺流程 |
| 2.1.3 HYL-Ⅲ/Energiron工艺 |
| 2.1.4 CSDRI工艺 |
| 2.1.5 煤制气-气基竖炉直接还原工艺 |
| 2.1.6 使用焦炉煤气生产还原铁工艺 |
| 2.1.7 外热式竖炉工艺 |
| 2.1.8 氢冶金研究进展 |
| 2.2 气体还原铁氧化物的研究现状 |
| 2.3 课题研究的目的和意义 |
| 3 研究内容和研究方法 |
| 3.1 外热式气基直接还原炼铁工艺的设想 |
| 3.2 多元多相平衡的研究 |
| 3.2.1 多元气体还原铁氧化的反应特点 |
| 3.2.2 热力学平衡的研究方法 |
| 3.2.3 最小自由能法 |
| 3.3 多元多相气基直接还原炼铁的热力学平衡模型 |
| 3.3.1 气基直接还原铁氧化物的最小自由能模型 |
| 3.3.2 吉布斯自由能函数的推导 |
| 3.3.3 初始反应条件的设置 |
| 3.3.4 多元多相平衡状态的解析 |
| 3.4 金属铁完全还原时平衡态组成和反应热焓的计算方法 |
| 3.5 还原过程能量消耗模型 |
| 3.6 小结 |
| 4 CO+H_2还原气对Fe_2O_3还原的热力学研究 |
| 4.1 还原气量对平衡状态的影响 |
| 4.1.1 还原气量对平衡态产物的影响 |
| 4.1.2 还原气量对气体利用率的影响 |
| 4.1.3 还原气量对气体平衡态浓度的影响 |
| 4.1.4 还原气量对气体平衡浓度的影响 |
| 4.1.5 还原气量对还原参与度的影响 |
| 4.1.6 还原气量对体系反应热焓的影响 |
| 4.1.7 体系设定对平衡态产物的影响 |
| 4.1.8 体系设定对平衡状态的影响 |
| 4.2 还原温度对平衡产物的影响 |
| 4.2.1 体系设定中不含Fe_3C+C+CH_4对平衡状态的影响 |
| 4.2.2 体系设定中包含Fe_3C+C+CH_4对平衡状态的影响 |
| 4.3 对平衡状态影响因素的分析 |
| 4.3.1 温度和压强对还原参与度的影响 |
| 4.3.2 温度和压强对平衡浓度的影响 |
| 4.3.3 温度和压强对平衡态浓度的影响 |
| 4.3.4 温度和压强对气体利用率的影响 |
| 4.4 气基还原过程能源消耗影响因素的分析 |
| 4.4.1 还原温度对能源消耗的影响 |
| 4.4.2 体系压强对能源消耗的影响 |
| 4.4.3 初始浓度对能源消耗的影响 |
| 4.4.4 还原温度900℃时的气基直接还原炼铁的能耗分析 |
| 4.4.5 热回收率的影响因素分析 |
| 4.5 小结 |
| 5 含CH_4还原气对Fe_2O_3还原的热力学研究 |
| 5.1 还原气量对平衡状态的影响 |
| 5.1.1 还原气量对平衡态下产物的影响 |
| 5.1.2 还原气量对气体利用率的影响 |
| 5.1.3 还原气量对气体平衡态浓度的影响 |
| 5.1.4 还原气量对气体平衡浓度的影响 |
| 5.1.5 还原气量对还原参与度的影响 |
| 5.1.6 还原气量对体系反应热焓的影响 |
| 5.1.7 还原气量对CH_4转化率的影响 |
| 5.1.8 还原气量对产气比的影响 |
| 5.2 平衡态的影响因素分析 |
| 5.2.1 温度对平衡态的影响 |
| 5.2.2 压强对平衡态的影响 |
| 5.2.3 CO初始浓度对平衡态的影响 |
| 5.2.4 CH_4初始浓度对平衡态的影响 |
| 5.3 CH_4初始浓度对能源消耗的影响 |
| 5.3.1 CH_4初始浓度对还原气需求量的影响 |
| 5.3.2 CH_4初始浓度对体系反应热焓的影响 |
| 5.3.3 CH_4初始浓度对还原气升温显热的影响 |
| 5.3.4 CH_4初始浓度对体系热效应的影响 |
| 5.4 焦炉煤气还原Fe_2O_3的研究 |
| 5.4.1 焦炉煤气量对还原Fe_2O_3的影响 |
| 5.4.2 压强对焦炉煤气还原Fe_2O_3的影响 |
| 5.4.3 温度对焦炉煤气还原Fe_2O_3的影响 |
| 5.5 CO+H_2+CH_4还原Fe_2O_3的能源消耗研究 |
| 5.6 小结 |
| 6 多元多相气基直接还原平衡的实验验证 |
| 6.1 还原-熔分实验 |
| 6.1.1 实验原料 |
| 6.1.2 实验方法 |
| 6.1.3 实验结果与讨论 |
| 6.2 气基直接还原过程析碳现象实验 |
| 6.2.1 实验方法与过程 |
| 6.2.2 实验结果与讨论 |
| 6.3 小结 |
| 7 外热式气基直接还原炼铁工艺的应用研究 |
| 7.1 外热式还原竖炉的构成 |
| 7.2 外加热下气基还原体系的物料平衡的研究 |
| 7.2.1 碳酸钙球团在还原过程的分解研究 |
| 7.2.2 原料铁品位对还原铁的铁含量的影响 |
| 7.2.3 气体利用率对还原气量的影响 |
| 7.2.4 气体利用率对炉顶气成分的影响 |
| 7.3 外热式气基还原体系的热平衡的研究 |
| 7.3.1 炉顶段热平衡研究 |
| 7.3.2 还原段热平衡研究 |
| 7.3.3 炉下段热平衡研究 |
| 7.3.4 炉底段热平衡研究 |
| 7.3.5 还原体系所需的能量补充和燃气需求量的分析 |
| 7.4 外热式气基还原体系中还原气体压强变化的研究 |
| 7.4.1 外热式还原竖炉的温度分布和气体分布 |
| 7.4.2 气体压降模型的基本原理 |
| 7.4.3 气体压降模型的应用 |
| 7.4.4 气基还原炉体系内部压降分析 |
| 7.4.5 气体利用率对炉内压降的影响 |
| 7.5 外热式气基还原体系中各系统间传热的研究 |
| 7.5.1 火道燃烧室的供热研究 |
| 7.5.2 外加热火道燃烧室与炉壳间散热损失的研究 |
| 7.5.3 火道蓄热室的换热损失研究 |
| 7.5.4 火道导热壁的传热研究 |
| 7.5.5 气体与球团的换热研究 |
| 7.6 讨论 |
| 7.6.1 球团尺寸对气体压降的影响 |
| 7.6.2 还原气浓度组成对外热式竖炉工艺参数的影响 |
| 7.6.3 Fe产量对外热式竖炉工艺参数的影响 |
| 7.7 小结 |
| 8 结论和展望及创新点 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 展望 |
| 8.3 创新点 |
| 参考文献 |
| 附录A 以Lingo求解最小自由能问题的程序和结果 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）煤气化-闪速炼铁耦合工艺的数值模拟及优化（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 炼铁工艺的技术发展和趋势 |
| 2.1.1 高炉炼铁技术发展 |
| 2.1.2 非高炉技术发展 |
| 2.2 闪速炼铁技术发展与研究 |
| 2.2.1 气基直接还原机理 |
| 2.2.2 闪速炼铁的提出与国内外研究现状 |
| 2.2.3 闪速炼铁与煤气化耦合 |
| 2.3 炼铁过程的数值模拟发展 |
| 2.4 研究思路及主要研究内容 |
| 2.4.1 研究思路 |
| 2.4.2 主要研究内容及意义 |
| 3 实验室条件下的闪速炼铁研究基础 |
| 3.1 铁矿石气基直接还原过程热力学分析 |
| 3.2 铁矿石闪速还原实验 |
| 3.2.1 实验研究方法 |
| 3.2.2 实验原料及设备 |
| 3.2.3 实验步骤及方案设计 |
| 3.2.4 结果讨论 |
| 3.3 实验室下落管数值模型 |
| 3.3.1 气粒两相流的模型框架 |
| 3.3.2 闪速还原动力学 |
| 3.3.3 模型结果讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 煤气化-闪速炼铁耦合工艺的热平衡模型 |
| 4.1 还原塔气化还原过程的热平衡模型 |
| 4.1.1 热力学平衡模型构建 |
| 4.1.2 模拟工况方案 |
| 4.1.3 结果讨论 |
| 4.2 熔池粉煤补吹过程的热力学建模 |
| 4.2.1 热力学平衡模型构建 |
| 4.2.2 模拟工况方案 |
| 4.2.3 结果讨论和优化工况 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 煤气化-闪速炼铁数值模型的构建与验证 |
| 5.1 计算流体力学框架 |
| 5.1.1 欧拉-拉格朗日框架下的多相流模拟 |
| 5.1.2 流体流动的基本控制方程 |
| 5.1.3 颗粒追踪的基本控制方程 |
| 5.1.4 计算域及模型边界条件 |
| 5.1.5 均相/异相化学反应 |
| 5.2 粉煤气化过程的数值模拟 |
| 5.2.1 脱挥发分过程 |
| 5.2.2 粉煤气化反应 |
| 5.2.3 气相组分间的化学反应 |
| 5.2.4 煤气化过程的结果讨论 |
| 5.3 煤气化-闪速炼铁耦合过程的结果讨论 |
| 5.3.1 炉内分布特征 |
| 5.3.2 颗粒行为分析 |
| 5.3.3 产物预测与关键问题论证 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 基于煤气化-闪速炼铁数值模型的物料参数优化 |
| 6.1 不同煤种的影响 |
| 6.2 不同氧/煤比对煤气化过程的作用 |
| 6.2.1 煤气温度和组分 |
| 6.2.2 炉内分布特征 |
| 6.2.3 颗粒特性 |
| 6.3 矿/煤比对耦合过程的作用 |
| 6.3.1 流场分布 |
| 6.3.2 温度和组分分布 |
| 6.3.3 颗粒停留时间 |
| 6.3.4 对产品质量的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 基于数值模拟的反应器结构设计和优化 |
| 7.1 双通道喷嘴下的炉型结构优化 |
| 7.1.1 矿粉投料位置的作用 |
| 7.1.2 炉身半径的影响 |
| 7.1.3 炉身长径比的影响 |
| 7.1.4 顶部曲面与优化炉型 |
| 7.2 旋流喷嘴反应器的基本特征和工况优化 |
| 7.2.1 旋流喷嘴下的煤气化特征 |
| 7.2.2 旋流角度对于工况的影响 |
| 7.3 本章小结 |
| 8 煤气化-闪速炼铁耦合工艺的全流程设计与模拟计算 |
| 8.1 煤气化-闪速炼铁-发电联产工艺 |
| 8.1.1 燃气轮机发电 |
| 8.1.2 蒸汽轮机发电 |
| 8.2 煤气化-闪速炼铁-甲醇合成-发电多联产工艺 |
| 8.2.1 CO变换工序 |
| 8.2.2 甲醇合成工序 |
| 8.2.3 精馏工序 |
| 8.2.4 热量回收与蒸汽发电 |
| 8.3 基于GSP气化炉的燃气发电工艺 |
| 8.4 基于(?)分析概念的能量计算 |
| 8.4.1 热力学第二定律和(?)分析 |
| 8.4.2 耦合过程的效率计算 |
| 8.4.3 全流程工艺的(?)流计算 |
| 8.5 本章小结 |
| 9 结论与展望 |
| 9.1 主要结论 |
| 9.2 论文创新点 |
| 9.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（3）基于氢气直接还原铁冶炼高纯铁和高纯轴承钢的基础研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 直接还原炼铁 |
| 2.1.1 直接还原炼铁的发展现状 |
| 2.1.2 直接还原炼铁的生产工艺 |
| 2.2 气基竖炉还原的工艺流程 |
| 2.2.1 Midrex工艺 |
| 2.2.2 HYL-Ⅲ工艺 |
| 2.2.3 煤制气竖炉还原工艺 |
| 2.2.4 低碳排放直接还原工艺 |
| 2.3 气基直接还原反应动力学 |
| 2.3.1 气基直接还原反应动力学的一般规律 |
| 2.3.2 气基直接还原反应动力学的研究现状 |
| 2.4 直接还原铁在电炉中的应用 |
| 2.4.1 直接还原铁的特性 |
| 2.4.2 直接还原铁对电炉炼钢的影响 |
| 2.4.3 电炉使用直接还原铁的生产实践 |
| 2.5 国内外轴承钢的发展现状及趋势 |
| 2.5.1 国外轴承钢的发展现状及趋势 |
| 2.5.2 国内轴承钢的发展现状及趋势 |
| 2.6 轴承钢的生产流程 |
| 2.6.1 国外轴承钢生产工艺流程 |
| 2.6.2 国内轴承钢生产工艺流程 |
| 2.7 轴承钢生产过程中氧含量及夹杂物的控制 |
| 2.7.1 轴承钢氧含量与疲劳寿命的关系 |
| 2.7.2 轴承钢生产过程中对氧和夹杂物的控制 |
| 2.8 课题研究背景、意义和内容 |
| 2.8.1 研究背景和意义 |
| 2.8.2 研究内容和方法 |
| 3 气基直接还原热力学研究 |
| 3.1 铁氧化物气基还原热力学体系及平衡描述 |
| 3.2 铁氧化物气基还原热力学平衡 |
| 3.2.1 铁氧化物气基还原热力学平衡图 |
| 3.2.2 铁氧化物逐级还原的热力学平衡分析 |
| 3.3 氢气还原铁氧化物的热力学平衡 |
| 3.4 H_2和CO混合气体还原铁氧化物的热力学平衡 |
| 3.4.1 还原气体总量及比例对平衡的影响 |
| 3.4.2 CO和H_2混合气体还原铁氧化物的三维平衡图 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 气基直接还原实验研究 |
| 4.1 实验原料及实验过程 |
| 4.1.1 实验原料 |
| 4.1.2 实验设备及流程 |
| 4.2 实验条件对球团还原过程的影响 |
| 4.2.1 温度对还原的影响 |
| 4.2.2 H_2流量对还原的影响 |
| 4.2.3 不同球团粒度对还原的影响 |
| 4.2.4 不同球团质量对还原的影响 |
| 4.3 不同位置的球团在还原过程中的行为 |
| 4.4 球团还原后的微观形貌分析 |
| 4.4.1 不同位置球团的微观形貌 |
| 4.4.2 球团的未反应核特征 |
| 4.5 还原过程的动力学分析 |
| 4.5.1 动力学公式推导 |
| 4.5.2 不同还原条件时的动力学控速环节 |
| 4.6 氢气还原氧化球团所需还原时间的理论预测 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 采用直接还原-熔分-渣精炼工艺制备高纯铁 |
| 5.1 实验原料和过程 |
| 5.2 一般杂质元素的去除 |
| 5.2.1 碳和硫的去除 |
| 5.2.2 直接还原过程的选择性还原 |
| 5.3 熔分过程和脱磷 |
| 5.3.1 基于炉渣共存理论的脱磷热力学模型 |
| 5.3.2 适于熔分脱磷渣系的确定 |
| 5.4 熔渣精炼脱氧 |
| 5.5 工业化的可行性 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 直接还原铁冶炼轴承钢精炼过程的渣钢反应 |
| 6.1 精炼过程的渣钢平衡热力学计算 |
| 6.1.1 基于炉渣共存理论的渣钢耦合热力学平衡模型 |
| 6.1.2 模型的验证 |
| 6.2 使用直接还原铁冶炼轴承钢精炼过程最佳渣系探究 |
| 6.2.1 实验过程与渣系设计 |
| 6.2.2 渣系物理化学性质分析 |
| 6.2.3 脱氧渣系热力学性质分析 |
| 6.2.4 脱氧渣系实验结果分析 |
| 6.3 轴承钢精炼过程脱氧的动力学研究 |
| 6.3.1 精炼过程渣钢反应动力学模型 |
| 6.3.2 实验结果与讨论 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 轴承钢凝固过程中TiN的析出和长大研究 |
| 7.1 凝固过程中TiN夹杂物析出的热力学 |
| 7.1.1 TiN析出的平衡溶度积 |
| 7.1.2 凝固过程中溶质元素的偏析 |
| 7.1.3 考虑凝固偏析的TiN夹杂物析出稳定性图 |
| 7.1.4 凝固过程中TiN的析出 |
| 7.2 凝固过程中TiN夹杂物的长大 |
| 7.2.1 TiN夹杂物长大动力学的基本方程 |
| 7.2.2 TiN夹杂物的最大尺寸 |
| 7.2.3 冷却速率对TiN夹杂物最大尺寸的影响 |
| 7.2.4 钢液中Ti和N含量对TiN夹杂物最大尺寸的影响 |
| 7.3 本章小结 |
| 8 结论及创新点 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 论文创新点 |
| 参考文献 |
| 附录A 最小自由能热力学模型求解程序 |
| 附录B 渣钢平衡热力学计算模型求解程序 |
| 附录C 精炼过程脱氧的动力学计算程序 |
| 附录D 凝固过程中固液前沿温度与固相率的关系式推导 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（4）粒化铜渣余热回收及碳基直接还原的应用基础研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 文献综述 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 铜的冶炼 |
| 1.1.2 铜渣概述 |
| 1.2 铜渣资源利用现状 |
| 1.2.1 铜渣综合利用现状 |
| 1.2.2 铜渣中铁回收技术现状 |
| 1.3 铜渣余热回收技术现状 |
| 1.3.1 铜渣粒化技术 |
| 1.3.2 铜渣余热回收技术 |
| 1.4 直接还原技术研究现状 |
| 1.4.1 直接还原技术特点 |
| 1.4.2 直接还原铁生产概况 |
| 1.4.3 直接还原技术分类 |
| 1.4.4 直接还原机理 |
| 1.5 生物质还原技术研究现状 |
| 1.5.1 生物质还原 |
| 1.5.2 生物质炭还原 |
| 1.5.3 生物质焦油还原 |
| 1.5.4 生物质合成气还原 |
| 1.6 主要研究内容 |
| 第2章 粒化铜渣余热回收及碳基直接还原技术焓(火用)分析 |
| 2.1 热力罗盘法 |
| 2.2 水淬法焓(火用)分析 |
| 2.3 TER-DR技术焓(火用)分析 |
| 2.3.1 模型简化 |
| 2.3.2 物理法——TER-DR1系统焓(火用)分析 |
| 2.3.3 化学法——TER-DR2系统焓(火用)分析 |
| 2.3.4 焓(火用)分析结果 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 铜渣转杯法粒化实验研究 |
| 3.1 铜渣物性测试 |
| 3.1.1 铜渣熔点测试 |
| 3.1.2 铜渣化学成分测试 |
| 3.1.3 铜渣物相组成 |
| 3.1.4 铜渣元素分布 |
| 3.1.5 铜渣粘温特性测试 |
| 3.2 铜渣转杯粒化实验 |
| 3.2.1 粒化实验装置 |
| 3.2.2 实验步骤 |
| 3.2.3 结果与讨论 |
| 3.3 小结 |
| 第4章 铜渣热载体生物质热解实验研究 |
| 4.1 生物质物性分析 |
| 4.1.1 生物质物性测试 |
| 4.1.2 生物质组分对热稳定的影响 |
| 4.2 生物质热解特性分析 |
| 4.2.1 温度对生物质热解特性的影响 |
| 4.2.2 升温速率对生物质热解特性的影响 |
| 4.3 生物质热解实验装置及方法 |
| 4.3.1 实验装置 |
| 4.3.2 实验步骤 |
| 4.4 生物质热解特性 |
| 4.4.1 热解产气组成 |
| 4.4.2 热解前后形貌变化 |
| 4.4.3 热解前后官能团变化 |
| 4.4.4 铜渣配比对气体组分的影响 |
| 4.4.5 铜渣热载体对生物质热解的催化作用 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 铜渣还原热力学分析 |
| 5.1 铜渣渣系作用浓度计算 |
| 5.1.1 结构共存理论 |
| 5.1.2 CaO-FeO-Fe_2O_3-SiO_2作用浓度计算模型 |
| 5.1.3 作用浓度计算结果与讨论 |
| 5.2 铜渣还原相平衡计算 |
| 5.2.1 铜渣中化学反应热力学分析 |
| 5.2.2 相平衡计算条件 |
| 5.2.3 相平衡组分 |
| 5.2.4 考察指标 |
| 5.2.5 相平衡计算结果与讨论 |
| 5.3 热力学分析验证实验 |
| 5.3.1 实验原料 |
| 5.3.2 实验装置及方法 |
| 5.3.3 实验工况 |
| 5.3.4 实验步骤 |
| 5.3.5 结果与讨论 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 铜渣碳基还原动力学分析 |
| 6.1 碳基还原热重实验 |
| 6.1.1 实验原料 |
| 6.1.2 配料计算 |
| 6.1.3 考察指标 |
| 6.1.4 实验设备及方法 |
| 6.2 铜渣碳基还原特性分析 |
| 6.2.1 C/O对还原特性的影响 |
| 6.2.2 Ca/Si对还原特性的影响 |
| 6.3 铜渣碳基还原动力学分析 |
| 6.3.1 动力学计算 |
| 6.3.2 动力学模型建立 |
| 6.3.3 C/O及Ca/Si对反应活化能的影响 |
| 6.4 铜渣生物质炭还原反应机理 |
| 6.4.1 反应限制性环节 |
| 6.4.2 反应机理 |
| 6.5 小结 |
| 第7章 铜渣含碳球团直接还原提铁的热态实验研究 |
| 7.1 提高含碳球团抗压强度的方法 |
| 7.1.1 粘结剂 |
| 7.1.2 热压造球 |
| 7.2 冷固结含碳球团制备实验 |
| 7.2.1 实验原料 |
| 7.2.2 实验装置及方法 |
| 7.2.3 结果与讨论 |
| 7.3 铜渣含碳球团直接还原提铁实验 |
| 7.3.1 实验装置及方法 |
| 7.3.2 实验步骤 |
| 7.3.3 考察指标 |
| 7.3.4 结果与讨论 |
| 7.4 铜渣含碳球团直接还原机理 |
| 7.4.1 Cu、Fe在直接还原过程的迁出行为 |
| 7.4.2 铜渣颗粒直接还原反应过程 |
| 7.5 小结 |
| 第8章 结论及展望 |
| 8.1 结论及创新 |
| 8.1.1 结论 |
| 8.1.2 创新点 |
| 8.2 论文展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间参与科研及发表论着 |
（5）神华巴彦淖尔能源有限公司焦炉气制甲醇生产工艺的技术改造（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 甲醇的性质 |
| 1.2 甲醇的工业用途 |
| 1.3 甲醇的制备 |
| 1.4 我国焦炉煤气的利用现状 |
| 1.5 我国焦炉煤气制甲醇发展现状 |
| 1.6 我国部分焦炉气制甲醇工厂介绍 |
| 2 引言 |
| 2.1 公司简介 |
| 2.2 甲醇厂工艺装置特点 |
| 2.2.1 装置工艺流程 |
| 2.2.2 装置工艺特点 |
| 3 中压蒸汽管道增加减温减压装置 |
| 3.1 项目背景 |
| 3.2 技术改造思路 |
| 3.3 技改方案 |
| 3.4 技术改造效果图 |
| 3.5 技改后工艺和设备要求 |
| 3.5.1 工艺要求 |
| 3.5.2 设备要求 |
| 3.6 设备和材料备件清单 |
| 3.7 施工程序与要求 |
| 3.7.1 施工前准备事项 |
| 3.7.2 施工步骤 |
| 4 驰放气管道改造 |
| 4.1 焦炉气制甲醇弛放气的循环再利用现状 |
| 4.1.1 焦炉气制甲醇的弛放气制取合成氨 |
| 4.1.2 焦炉气制甲醇的弛放气生产甲醇 |
| 4.1.3 焦炉气制甲醇的弛放气生产液化天然气 |
| 4.2 技改前该厂的驰放气再利用现状 |
| 4.3 技改思路 |
| 4.4 技改方案 |
| 4.5 技改预期收益 |
| 4.6 技改工艺流程 |
| 4.7 技改费用预算及所需材料备件清单 |
| 4.8 技改后操作与日常使用 |
| 4.8.1 送气操作 |
| 4.8.2 驰放气日常操作 |
| 5 火炬系统改造 |
| 5.1 改造前的火炬系统 |
| 5.1.1 火炬主要组成部分 |
| 5.1.2 火炬系统的操作参数 |
| 5.1.3 火炬系统环保设计规范 |
| 5.1.4 火炬系统工艺流程简介 |
| 5.1.5 火炬系统工艺图 |
| 5.1.6 火炬点火操作步骤 |
| 5.1.7 火炬安全防护措施 |
| 5.1.8 注意事项 |
| 5.2 生产中发现的问题 |
| 5.3 改造内容及方案 |
| 5.3.1 改造内容 |
| 5.3.2 改造方案 |
| 5.4 改造所需材料 |
| 5.5 材料清单 |
| 5.6 施工的安全要求 |
| 5.7 安装施工技术要求 |
| 5.8 施工质量要求 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（6）焦炉气辅助碎煤熔渣气化制天然气系统概念设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 我国煤炭资源利用现状 |
| 1.2 煤气化制天然气现状与趋势 |
| 1.3 碎煤固定床加压气化技术与碎煤熔渣气化技术 |
| 1.4 焦炉气利用现况 |
| 1.5 研究思路、研究方法与研究内容 |
| 1.5.1 研究思路与研究方法 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 第二章 焦炉气辅助碎煤熔渣气化制天然气新工艺 |
| 2.1 空分单元 |
| 2.1.1 空气分离技术选择分析 |
| 2.1.2 空分单元建模和模拟 |
| 2.2 碎煤熔渣气化单元 |
| 2.2.1 碎煤熔渣气化单元建模和模拟 |
| 2.3 酸性气体脱除和硫回收单元 |
| 2.3.1 酸性气体脱除技术选择分析 |
| 2.3.2 硫回收技术选择分析 |
| 2.3.3 酸性气体脱除和硫回收单元建模和模拟 |
| 2.4 焦炉气分离单元 |
| 2.4.1 焦炉气分离技术选择分析 |
| 2.4.2 焦炉气分离单元建模与模拟 |
| 2.5 CH_4/CO_2重整单元 |
| 2.5.1 CH_4/CO_2重整技术分析 |
| 2.5.2 CH_4/CO_2重整单元建模和模拟 |
| 2.6 甲烷化单元 |
| 2.6.1 甲烷化技术选择分析 |
| 2.6.2 甲烷化单元建模和模拟 |
| 2.7 关键参数分析 |
| 2.7.1 空气煤比与蒸汽煤比 |
| 2.7.2 焦炉气/煤进量比 |
| 2.8 全流程模拟 |
| 2.9 本章小结 |
| 第三章 技术经济评价 |
| 3.1 能源利用效率 |
| 3.2 CO_2与废水排放 |
| 3.3 总投资估算模型 |
| 3.3.1 单位生产能力估算法 |
| 3.3.2 费用系数法 |
| 3.3.3 装置能力指数法 |
| 3.4 产品成本估算模型 |
| 3.5 案例分析 |
| 3.5.1 能效分析 |
| 3.5.2 排放分析 |
| 3.5.3 总投资分析 |
| 3.5.4 产品成本分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 答辩委员会对论文的评定意见 |
（7）碳氢组分解耦的煤炭分级气化方法与系统集成（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 煤气化技术文献综述 |
| 1.2.1 传统煤气化技术研究进展 |
| 1.2.2 新型煤气化技术研究进展 |
| 1.2.3 煤气化为核心的低碳能源系统研究 |
| 1.3 本研究主要内容 |
| 第2章 煤气化过程(?)损失机理 |
| 2.1 燃料转化过程化学(?)平衡分析方法 |
| 2.2 煤气化过程化学能转化与释放特性 |
| 2.3 煤气化过程化学反应烟损失机理 |
| 2.3.1 煤气化(?)损失“白箱模型” |
| 2.3.2 煤气化化学反应(?)损失分解方法 |
| 2.3.3 煤气化化学反应(?)损失EUD分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 碳氢组分解耦的煤炭分级气化方法 |
| 3.1 煤炭转化过程源头节能减排新思路 |
| 3.2 碳氢组分解耦的煤炭分级气化方法介绍及热力性能参数定义 |
| 3.2.1 碳氢组分解耦的煤炭分级气化方法流程与特点 |
| 3.2.2 碳氢组分解耦的煤炭分级气化方法热力性能参数定义 |
| 3.3 碳氢组分解耦的煤炭分级气化过程模拟研究 |
| 3.3.1 碳氢组分解耦的煤炭分级气化模型的建立 |
| 3.3.2 分级气化技术模拟结果与能量利用情况分析 |
| 3.3.3 分级气化技术CO_2富集过程研究 |
| 3.4 重要调变参数对分级气化冷煤气效率的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 碳氢组分解耦的煤炭分级气化实验 |
| 4.1 碳氢组分解耦的煤炭分级气化实验验证思路 |
| 4.2 碳氢组分解耦的煤炭分级气化验证性实验方案 |
| 4.2.1 基于立式管式炉炼焦过程实验 |
| 4.2.2 基于热重反应器焦炭反应性测试实验 |
| 4.2.3 基于固定床反应器焦炭-CO_2气化实验 |
| 4.3 炼焦实验结果分析与讨论 |
| 4.4 焦炭反应性测试实验结果与讨论 |
| 4.4.1 焦炭-CO_2反应速率动力学模型 |
| 4.4.2 不同焦炭样品反应性测试结果 |
| 4.4.3 分级气化炼焦过程设计原则 |
| 4.5 焦炭-CO_2气化固定床实验结果与分级气化性能验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 基于煤炭分级气化的化工动力系统集成研究 |
| 5.1 基于传统气化的多联产系统低能耗碳捕集分析 |
| 5.1.1 基于传统气化的低碳多联产系统介绍 |
| 5.1.2 基于传统气化的带CO_2捕集的多联产系统化学能利用分析 |
| 5.1.3 碳捕集单元对基于传统气化的多联产系统性能的影响 |
| 5.2 基于分级气化的化工动力分产系统集成分析 |
| 5.2.1 基于分级气化的二甲醚分产系统研究 |
| 5.2.2 基于碳氢组分解耦煤炭分级气化的电力分产系统 |
| 5.3 基于分级气化的化工-动力联产系统集成分析 |
| 5.3.1 基于分级气化的二甲醚-电联产系统 |
| 5.3.2 基于分级气化带CO_2捕集的二甲醚-电联产系统 |
| 5.4 基于分级气化的“海绵铁”-H_2联产系统集成的讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 6.1 论文主要研究成果 |
| 6.2 论文主要创新点 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
| 博士学位论文科研项目背景 |
（8）基于改质焦炉煤气直接还原铁矿石的基础研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 本论文的主要创新点 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 直接还原铁的发展现状及主要工艺 |
| 1.2.1 国外直接还原铁发展现状 |
| 1.2.2 我国直接还原铁发展现状 |
| 1.3 铁矿石气基直接还原研究现状 |
| 1.3.1 铁氧化物还原反应热力学研究 |
| 1.3.2 铁氧化物还原反应动力学研究 |
| 1.3.3 球团冶金性能研究 |
| 1.4 直接还原铁过程中的碳沉积 |
| 1.4.1 重整过程的碳沉积 |
| 1.4.2 直接还原过程的碳沉积 |
| 1.5 课题研究的目的、意义与主要内容 |
| 第二章 富氢气体直接还原铁矿石过程热力学分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 竖炉氧化铁还原过程 |
| 2.2.1 氧化铁的还原过程 |
| 2.2.2 还原气体综合利用率 |
| 2.2.3 还原气用量的计算 |
| 2.2.4 气体成分对金属化率的影响 |
| 2.3 铁氧化物还原过程中碳沉积的热力学条件 |
| 2.3.1 石墨的析出 |
| 2.3.2 Fe_3C的生成 |
| 2.3.3 铁表面碳沉积成分预测 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 富氢气体直接还原铁精矿球团行为研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验材料与方法 |
| 3.2.1 实验原料与气体 |
| 3.2.2 实验原理与装置 |
| 3.2.3 实验方法 |
| 3.2.4 实验表征 |
| 3.3 H_2还原铁精矿球团行为 |
| 3.3.1 气体浓度对还原速率的影响 |
| 3.3.2 反应温度对还原速率的影响 |
| 3.3.3 物相转变 |
| 3.3.4 高温原位XRD实验 |
| 3.3.5 形貌分析 |
| 3.4 CO还原铁精矿球团行为 |
| 3.4.1 反应温度对还原速率的影响 |
| 3.4.2 物相转变 |
| 3.4.3 CO_2浓度的影响 |
| 3.5 H_2-CO富氢混合气体还原铁精矿球团行为 |
| 3.5.1 H_2/CO比例对还原速率的影响 |
| 3.5.2 还原速率与形貌变化 |
| 3.5.3 球团还原过程中裂纹的产生 |
| 3.6 H_2-CO富氢混合气体直接还原铁精矿球团动力学 |
| 3.6.1 动力学模型的推导 |
| 3.6.2 控速环节的讨论 |
| 3.6.3 拟合结果 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 铁矿石还原过程中的碳沉积 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.2.1 实验原料 |
| 4.2.2 实验过程 |
| 4.3 铁矿石粒度的影响 |
| 4.4 气体成分的影响 |
| 4.5 升温速率的影响 |
| 4.6 物相转变 |
| 4.7 活性表征 |
| 4.8 铁氧化物还原与碳沉积过程分析 |
| 4.9 本章小结 |
| 第五章 碳沉积机理研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.3 铁表面碳沉积的影响因素 |
| 5.3.1 碳势的影响 |
| 5.3.2 气体成分的影响 |
| 5.3.3 铁表面结构的影响 |
| 5.4 碳在铁表面的析出路径与机理 |
| 5.4.1 铁表面碳析出路径 |
| 5.4.2 碳沉积模型 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 焦炉煤气还原铁矿石流程数值模拟 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 焦炉煤气直接还原铁矿石流程设计 |
| 6.3 改质焦炉煤气成分 |
| 6.4 竖炉还原铁矿石数值模拟 |
| 6.4.1 数学模型的建立 |
| 6.4.2 模拟结果 |
| 6.5 操作参数对生产过程的影响 |
| 6.5.1 还原气体综合利用率 |
| 6.5.2 尾气返回率 |
| 6.5.3 新鲜焦炉煤气用量 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者在攻读博士学位期间公开发表的论文 |
| 作者在攻读博士学位期间所参与的项目 |
| 致谢 |
（9）天然气间接转化的技术经济分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 引言 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 天然气市场 |
| 1.1.1 世界天然气市场 |
| 1.1.2 中国天然气市场 |
| 1.2 天然气化工技术现状 |
| 1.2.1 概述 |
| 1.2.2 天然气制合成气 |
| 1.2.3 天然气制氢 |
| 1.2.4 天然气制甲醇 |
| 1.2.5 天然气制低碳烯烃 |
| 1.2.6 天然气制合成油 |
| 1.2.7 天然气制乙二醇 |
| 1.3 天然气化工(间接转化)的技术经济分析 |
| 1.3.1 天然气制氢的技术经济分析 |
| 1.3.2 天然气经甲醇制烯烃技术经济分析 |
| 1.3.3 天然气制合成油的技术经济分析 |
| 1.4 技术经济分析方法 |
| 1.4.1 典型技术指标 |
| 1.4.2 建设投资估算 |
| 1.4.3 成本费用估算 |
| 1.4.4 盈利能力分析 |
| 1.4.5 不确定性分析 |
| 第2章 天然气转化制合成气的技术经济研究 |
| 2.1 不同天然气制合成气工艺对比 |
| 2.1.1 天然气制合成气技术对比 |
| 2.1.2 天然气制合成气的经济对比 |
| 2.2 天然气制合成气的成本分析 |
| 2.3 天然气制合成气工艺竞争力分析 |
| 2.3.1 天然气制合成气和煤制合成气的技术对比 |
| 2.3.2 天然气制合成气的成本竞争力 |
| 2.4 天然气制合成气技术进展 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 天然气制氢技术经济分析 |
| 3.1 制氢产业现状 |
| 3.2 天然气制氢工艺及成本分析 |
| 3.3 不确定性分析 |
| 3.3.1 敏感性分析 |
| 3.3.2 盈亏平衡分析 |
| 3.4 天然气制氢竞争力分析 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 天然气经甲醇制烯烃技术经济分析 |
| 4.1 天然气经甲醇制烯烃产业现状 |
| 4.2 天然气经甲醇制烯烃工艺及成本分析 |
| 4.3 不确定性分析 |
| 4.3.1 敏感性分析 |
| 4.3.2 盈亏平衡分析 |
| 4.4 天然气经甲醇制烯烃竞争力分析 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 天然气制合成油技术经济分析 |
| 5.1 天然气制合成油产业现状 |
| 5.2 天然气制合成油工艺及成本分析 |
| 5.3 天然气制合成油竞争力分析 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 结论与建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（10）不同干燥方式对褐煤物化性质及热转化特性影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 我国能源消费及特点 |
| 1.2 我国洁净煤技术发展现状 |
| 1.2.1 煤炭分质利用 |
| 1.2.2 煤炭洗选加工 |
| 1.2.3 煤炭洁净转化 |
| 1.3 褐煤结构特性 |
| 1.3.1 褐煤中水分理化特性 |
| 1.3.2 褐煤高水分影响因素 |
| 1.4 褐煤脱水提质技术研究进展 |
| 1.4.1 水热提质脱水 |
| 1.4.2 微波提质脱水 |
| 1.4.3 褐煤转筒干燥脱水 |
| 1.4.4 热压提质脱水 |
| 1.4.5 太阳能干燥脱水 |
| 1.4.6 不同脱水工艺比较 |
| 1.5 干燥脱水对褐煤物化性质影响 |
| 1.6 干燥后褐煤利用方式 |
| 1.6.1 干燥褐煤热解 |
| 1.6.2 干燥褐煤气化 |
| 1.6.3 干燥褐煤燃烧 |
| 1.7 选题依据、研究目的及研究内容 |
| 1.7.1 选题依据 |
| 1.7.2 研究目的 |
| 1.7.3 研究内容 |
| 1.8 本章小结 |
| 2 实验设备与方法 |
| 2.1 实验样品 |
| 2.1.1 实验煤样 |
| 2.1.2 化学试剂 |
| 2.2 干燥设备 |
| 2.2.1 水热脱水 |
| 2.2.2 微波干燥 |
| 2.2.3 热风转筒干燥及固定床干燥 |
| 2.3 煤样热转化及辅助实验设备 |
| 2.3.1 热重分析 |
| 2.3.2 固定床热解 |
| 2.3.3 其他辅助设备 |
| 2.4 分析测试设备与方法 |
| 2.4.1 煤样工业分析与元素分析 |
| 2.4.2 气相色谱 |
| 2.4.3 气相色谱质谱联用 |
| 2.4.4 扫描电镜-能谱分析 |
| 2.4.5 傅里叶红外光谱分析 |
| 2.4.6 X射线荧光光谱分析 |
| 2.4.7 孔隙度及比表面积分析 |
| 2.4.8 电子自旋共振分析(ESR) |
| 2.4.9 核磁共振分析(NMR) |
| 2.4.10 高效液相色谱(HPLC) |
| 2.4.11 电感耦合等离子体质谱 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 干燥方式对褐煤脱水率及物化性质影响 |
| 3.1 水热对褐煤脱水固体产物特性影响 |
| 3.1.1 水热脱水温度对固体产物产率及组成影响 |
| 3.1.2 提质压强对固体产物产率及组成影响 |
| 3.1.3 保温时间对固体产物产率及组成影响 |
| 3.1.4 气体产物分布 |
| 3.1.5 水质分析 |
| 3.2 微波对褐煤脱水率影响 |
| 3.2.1 微波功率对脱水率影响 |
| 3.2.2 样品粒径对脱水率影响 |
| 3.2.3 堆积径高比对脱水率影响 |
| 3.2.4 水质分析 |
| 3.3 固定床对褐煤脱水率影响 |
| 3.3.1 粒径对脱水率影响 |
| 3.3.2 升温速率对脱水率影响 |
| 3.3.3 褐煤脱水后冷凝水水质分析 |
| 3.3.4 褐煤脱水后冷凝水中重金属含量 |
| 3.4 干燥方式对褐煤物化性质影响 |
| 3.4.1 官能团含量变化 |
| 3.4.2 干燥煤样碳结构变化 |
| 3.4.3 比表面积 |
| 3.4.4 顺磁中心自由基浓度变化规律(ESR谱图) |
| 3.5 本章小结 |
| 4 不同干燥方式对褐煤热解特性影响 |
| 4.1 原煤热解特性分析 |
| 4.1.1 原煤热重分析 |
| 4.1.2 动力学分析 |
| 4.1.3 气相产物分析 |
| 4.1.4 气相热值 |
| 4.2 不同脱水方式的提质后褐煤的热重分析 |
| 4.3 不同干燥方式的褐煤热解动力学分析 |
| 4.4 不同干燥方式的褐煤固定床三相产物分析 |
| 4.5 不同干燥方式对褐煤热解焦油性质影响 |
| 4.5.1 热解焦油组分分布 |
| 4.5.2 热解焦油氧元素分布 |
| 4.6 不同性质褐煤催化裂解热解产物提质 |
| 4.6.1 原煤、脱灰煤热重分析 |
| 4.6.2 固定床热解实验 |
| 4.6.3 催化热解气体产物分布 |
| 4.6.4 下置床层中残留焦油组分分析 |
| 4.6.5 催化热解焦油的模拟蒸馏 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 不同干燥方式对褐煤气化特性影响 |
| 5.1 干燥方式对提质后褐煤气化特性影响 |
| 5.1.1 水热脱水影响 |
| 5.1.2 微波脱水影响 |
| 5.1.3 热风干燥影响 |
| 5.2 不同干燥方式褐煤原位和非原位气化反应性对比 |
| 5.3 褐煤热解半焦固定床气化产物对比 |
| 5.4 不同干燥方式的褐煤固定床气化半焦结构对比 |
| 5.4.1 红外分析 |
| 5.4.2 XRD分析 |
| 5.4.3 比表面积及孔隙分布 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 论文创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 在学期间发表的学术论文 |
| 在学期间参加科研项目 |
四、煤—氧—水蒸气—焦炉气联合气化制备直接还原气（论文参考文献）
- [1]外热式气基直接还原炼铁工艺的基础与应用研究[D]. 孙贯永. 北京科技大学, 2021(08)
- [2]煤气化-闪速炼铁耦合工艺的数值模拟及优化[D]. 杨逸如. 北京科技大学, 2021(02)
- [3]基于氢气直接还原铁冶炼高纯铁和高纯轴承钢的基础研究[D]. 李彬. 北京科技大学, 2020(06)
- [4]粒化铜渣余热回收及碳基直接还原的应用基础研究[D]. 左宗良. 东北大学, 2019
- [5]神华巴彦淖尔能源有限公司焦炉气制甲醇生产工艺的技术改造[D]. 魏来. 兰州交通大学, 2018(03)
- [6]焦炉气辅助碎煤熔渣气化制天然气系统概念设计[D]. 萧鸿华. 华南理工大学, 2018(01)
- [7]碳氢组分解耦的煤炭分级气化方法与系统集成[D]. 吴汉栋. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2018(01)
- [8]基于改质焦炉煤气直接还原铁矿石的基础研究[D]. 耿淑华. 上海大学, 2018(02)
- [9]天然气间接转化的技术经济分析[D]. 李冰阳. 中国石油大学(北京), 2018(01)
- [10]不同干燥方式对褐煤物化性质及热转化特性影响[D]. 王小华. 中国矿业大学(北京), 2018(01)