焦粉超临界水气化实验研究及热力学分析

作     者：杜永刚 熊若宸 李依峰 葛志伟 

作者机构：宣化钢铁集团有限责任公司新能源开发部 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室 

出 版 物：《煤炭转化》 (Coal Conversion)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主　　题：焦粉 超临界水 气化特性 碳气化率 热力学平衡 

摘      要：焦粉是粒径小于5 mm的焦炭，由于其粒度无法达到工业使用要求，常作为固体废弃物或低级燃料处理。超临界水气化技术作为一种新型高效清洁能源转化技术，为焦粉的处理提供了新的思路。但目前对于焦粉在超临界水条件下气化特性的研究仍鲜有涉及。利用搭建的高压釜超临界水气化实验系统对焦粉进行超临界水气化实验，获得实验工况对焦粉超临界水气化效果的影响。并且对比煤炭超临界水气化特性和超临界水气化反应热力学平衡模型，对目前焦粉超临界水气化技术提出了改进思路。结果表明：在改进反应条件的情况下，当850 ℃，30 min，1 wt.%，K2CO3:焦粉=1.0时，碳气化率（CE）为83.00%。气体产物中H2，CO2的产率远高于其他气体的产率。高产率的H2证明了超临界水气化技术对焦粉进行资源化回收是科学可行的。但焦粉固定碳含量高而挥发分含量低，其完全气化比煤炭所需的条件更为苛刻。热力学平衡分析表明，当反应达到平衡时，CE几乎达到100%。因此，改进反应器或开发更为高效的催化剂以加快反应进程是提高焦粉超临界水气化效果的关键。