维多利亚褐煤科学进展

第一章 绪论
ChunZhu Li余江龙 译
1.1 维多利亚褐煤作为能源的重要性
1.2 维多利亚褐煤的典型性能
1.3 维多利亚褐煤的主要应用
1.3.1 粉煤燃烧
1.3.2 气化
1.3.3 液化
1.3.4 煤砖制造、焦炭和碳材料的生产
1.3.5 化工产品的生产
1.3.6 维多利亚褐煤在吸附剂方面的应用
1.3.7 维多利亚褐煤在农业上的应用
1.3.8 煤灰的应用
参考文献
第二章 维多利亚褐煤的结构和性质
Junichiro Hayashi，ChunZhu Li常丽萍 译
2.1 引言
2.2 维多利亚褐煤的岩相学
2.2.1 岩相成分
2.2.2 显微组分
2.3 维多利亚褐煤的物理结构和特征性能
2.3.1 维多利亚褐煤的胶体性质
2.3.2 碱溶解和腐植酸
2.3.3 水作为探针分子表征褐煤的物理结构和特征性能
2.3.4 孔体积和密度
2.3.5 表面积和气体吸附
2.3.6 小角散射和电子显微镜信息
2.4 维多利亚褐煤的化学结构和特征性能
2.4.1 维多利亚褐煤中的无机物
2.4.2 官能团和离子交换特性
2.4.2.1 含氧官能团及其定量分析
2.4.2.2 其他官能团
2.4.2.3 离子交换特性
2.4.3 大分子结构特征
2.4.3.1 溶剂抽提和溶胀
2.4.3.2 氢键
2.4.3.3 化学降解和生物降解
2.4.3.4 芳香特性
参考文献
第三章 褐煤中的水分和褐煤的脱水
David J.Allardice，Alan L.Chaffee，W.Roy Jackson，Marc Marshall曾才 译
3.1 引言
3.2 褐煤中水分的物理、化学和分析特性
3.2.1 等温线和滞后现象
3.2.2 等温数据中的吸附热
3.2.3 1H核磁共振试验
3.2.4 差分扫描热量测定
3.2.5 褐煤与水相互作用的分子模拟
3.2.6 其他褐煤水表面化学研究
3.2.7 影响床层水分含量波动的因素
3.2.8 水分含量的测定
3.2.8.1 水分含量的定义和标准测定方法
3.2.8.2 快速水分测定方法
3.2.8.3 水分测定的仪器方法
3.3 低阶煤干燥
3.3.1 概况
3.3.2 蒸发干燥
3.3.2.1 蒸发干燥速度
3.3.2.2 直接蒸发干燥工艺
3.3.2.3 间接加热干燥工艺
3.3.3 非蒸发脱水
3.3.3.1 热能脱水工艺
3.3.3.2 机械热挤压脱水
3.3.3.3 有机溶剂脱水
3.3.3.4 非蒸发脱水工艺废水
3.4 褐煤的水分与无黏结剂成型
3.4.1 型煤工业背景
3.4.2 型煤工艺
3.4.3 水分对型煤的影响
3.5 结论
参考文献
第四章 维多利亚褐煤的热解
Junichiro Hayashi，kouichi Miura余江龙 译
4.1 简介
4.2 实验参数对维多利亚褐煤热解的影响
4.2.1 煤热解的一般规律
4.2.2 研究热解的反应器
4.2.2.1 固定床反应器
4.2.2.2 金属丝网反应器
4.2.2.3 居里点反应器
4.2.2.4 吊管反应器
4.2.2.5 流化床反应器
4.2.3 常压下加热速率对一次热解的影响
4.2.4 决定加热速率对热解产物分布的物理及化学过程
4.2.5 焦油中小芳香团簇的选择性释放
4.2.6 外部气体压力对一次挥发分生成的影响
4.2.7 一次热解过程中内在及外加金属物质的影响
4.2.7.1 一次热解过程中内在AAEM物质的作用
4.2.7.2 添加AAEM物质对褐煤热解特性的影响
4.2.7.3 AAEM物质对褐煤热解过程中轻气体形成的影响
4.2.8 褐煤在活性气氛中的一次热解
4.2.9 一次挥发分的二次反应
4.2.9.1 固定床反应器中的快速热解
4.2.9.2 夹带流反应器或吊管反应器中的快速热解
4.2.9.3 压力对褐煤在吊管反应器和流化床中热解的影响
4.2.1 0吊管反应器和流化床反应器中快速热解的其他研究
4.3 通过褐煤的闪热解制备化学药品
4.3.1 以增加液体产量为目标的褐煤的闪热解
4.3.2 新的热解方法
4.3.2.1 溶剂溶胀后煤的热解
4.3.2.2 在溶剂蒸气气流中煤的热解
4.3.2.3 溶剂煤胶浆的热解
4.3.2.4 溶剂溶解后煤的热解
4.4 AAEM物质的挥发
4.4.1 一次热解中AAEM物质的挥发
4.4.2 半焦中（与碳基体键合的）AAEM物质的挥发
4.4.3 压力对AAEM物质挥发的影响
4.4.4 AAEM物质的挥发对半焦气化过程的影响
4.5 煤热解反应的模型
4.5.1 煤的化学结构及大分子结构与煤的热解
4.5.2 单反应模型
4.5.2.1 微分法
4.5.2.2 积分法
4.5.2.3 热煤解分析的单反应模型的验证
4.5.3 定数的平行一级反应
4.5.4 分布的活化能模型（DAEM）
4.5.4.1 基本方程
4.5.4.2 从实验数据估算V/V*与E关系的方法
4.5.4.3 估算f（E）和k0的方法
4.5.4.4 利用新的DAEM方法对Argonne优质煤和维多利亚褐煤热解反应的分析
4.5.5 以煤的结构为基础的热解模型
4.5.5.1 FGDVC模型
4.5.5.2 FLASHCHAIN模型
4.5.5.3 CPD模型
4.5.5.4 煤热解与Bethe格阵
4.5.6 动力学模型进展的总结
4.6 结语
参考文献
第五章 褐煤的气化和燃烧
Akita Tomita，Yasuo Ohtsuka常丽萍 译
5.1 褐煤气化
5.1.1 引言
5.1.2 气化工艺和方法
5.1.2.1 气化过程
5.1.2.2 褐煤气化研究中的实验方法
5.1.3 挥发分和半焦气化
5.1.3.1 挥发分的二次反应
5.1.3.2 半焦气化
5.1.4 气化过程中有机物/碳和无机物的结构变化
5.1.4.1 有机物的特性和结构变化
5.1.4.2 无机物的释放和滞留
5.1.5 固有无机组分对半焦的催化气化
5.1.6 外加无机物对半焦的催化气化
5.1.6.1 碱金属和碱土金属化合物的催化
5.1.6.2 过渡金属化合物的催化
5.2 燃烧
5.2.1 引言
5.2.2 褐煤燃烧反应动力学
5.2.2.1 反应性
5.2.2.2 高温和高压下的反应性
5.2.2.3 模拟
5.2.2.4 着火
5.2.2.5 爆炸
5.2.3 矿物质和灰分
5.2.3.1 表征矿物质、灰分和炉渣的方法
5.2.3.2 矿物质和灰分的迁移变化
5.2.3.3 燃煤过程中存在的灰分问题
5.2.3.4 避免灰分引起的问题的措施
5.2.3.5 灰渣的利用
5.2.4 环境问题
5.2.4.1 硫氧化物
5.2.4.2 氮氧化物
5.2.4.3 微量元素
5.2.5 结论性评述
参考文献
第六章 褐煤热解、气化和燃烧过程中氮和硫的转化
ChunZhu Li田福军 译
6.1 维多利亚褐煤中的氮
6.2 含氮模型化合物的热解
6.2.1 含氮模型化合物的气相热解
6.2.2 固态含氮模型化合物的热解或涉及炭黑和焦油生成的热解过程
6.3 维多利亚褐煤中氮的反应机理
6.3.1 煤中氮向挥发分N和半焦N的转化
6.3.2 热裂解时挥发分N的转化
6.3.2.1 挥发分N生成的HCN、HNCO和NH3
6.3.2.2 含氮模型化合物的热解同挥发分N的热裂解的对比
6.3.3 半焦N的热裂解转化
6.3.3.1 由半焦N生成的HCN和NH3
6.3.3.2 由半焦N生成N2
6.3.3.3 半焦中的含氮官能团
6.3.4 热解时HCN和NH3生成的进一步探讨
6.3.5 相关的实验技术及对煤中氮转化的影响
6.4 气化和燃烧过程中NOx的NOx前驱体生成机理
6.4.1 同O2的反应
6.4.2 同CO2的反应
6.4.3 同H2O和H2的反应
6.5 维多利亚褐煤中的硫以及热解、气化和燃烧过程中硫的转化
6.5.1 维多利亚褐煤中的硫
6.5.2 热解、气化和燃烧过程中硫的转化
参考文献
第七章 利用褐煤的先进发电技术
Sankar Bhattacharga，Atsushi Tsutsumi余江龙，曾才 译
7.1 简介
7.2 褐煤对先进发电技术的关键流程的影响
7.2.1 干燥
7.2.1.1 利用高温气体进行干燥
7.2.1.2 利用水蒸气干燥
7.2.1.3 非蒸发式干燥
7.2.2 气化
7.2.3 燃料气的燃烧
7.2.4 气体净化
7.2.5 半焦的燃烧
7.2.6 燃料电池中燃料气的电化学转化
7.3 先进发电技术
7.3.1 系统模拟和一般假设
7.3.2 循环流化床燃烧（CFBC）系统
7.3.3 集成气化联合循环（IGCC）系统
7.3.4 增压流化床燃烧系统
7.3.5 先进增压流化床燃烧系统（APFBC）
7.3.6 混合部分气化与常压CFBC（PG/CFBC）系统
7.4 不同工艺效率的对比
7.4.1 循环流化床燃烧系统的效率
7.4.2 整体煤气化联合循环（IGCC）系统效率
7.4.2.1 IGCC与常压SFBD干燥结合的效率
7.4.2.2 IGCC与增压SFBD干燥联合系统的效率
7.4.2.3 IGCC与热气干燥联合系统的效率
7.4.2.4 IGCC与二段干燥、半焦循环和增压SFBD联合系统的效率
7.4.3 增压流化床燃烧（PFBC）系统的效率
7.4.3.1 煤的水分含量及干燥的影响
7.4.3.2 超临界蒸汽循环的使用
7.4.4 先进的增压流化床燃烧（APFBC）系统效率
7.4.4.1 半焦燃烧室中的过量空气
7.4.4.2 半焦产率
7.4.4.3 蒸汽系统的状态
7.4.4.4 原煤及干燥后煤的水分含量
7.4.4.5 对APFBC系统模拟的进一步讨论
7.4.5 混合部分气化与常压CFBC（PG/CFBC）系统的效率
7.4.6 不同技术效率总结
7.4.7 与采用高阶煤的类似技术的比较
7.5 热化学回热与气化燃料电池联合系统
7.5.1 热化学回热的概念
7.5.2 系统的描述
7.5.3 过程模拟和主要假设
7.6 需要进一步研发的方面
参考文献
第八章 维多利亚褐煤的液化技术
Osamu Okuma，Kinya Sakanishi余江龙 译
8.1 前言
8.2 褐煤液化过程中的基本反应
8.2.1 褐煤的结构与反应性
8.2.2 煤的溶解和解聚
8.2.3 褐煤液化过程中氢的传输
8.2.4 褐煤的催化液化
8.3 预处理对煤液化的影响
8.3.1 干燥对褐煤液化的影响
8.3.2 酸洗对褐煤液化的影响
8.3.3 热预处理对褐煤液化的影响
8.3.4 溶胀和植入
8.4 新型煤液化溶剂和催化剂的设计开发
8.5 褐煤液化工艺的设计与开发
8.5.1 维多利亚褐煤作为液化原料的特点
8.5.2 维多利亚褐煤液化工艺开发的理念
8.5.2.1 脱水（DW）单元
8.5.2.2 液化（PH）单元
8.5.2.3 液化工艺中的预热
8.5.2.4 液化（氢化）
8.5.2.5 氢气的消耗
8.5.2.6 煤液化的动力学模型
8.5.3 固液分离（除灰）
8.5.3.1 除灰溶剂的选择
8.5.3.2 除灰效率与除灰条件的影响
8.5.4 液化溶剂的氢化和液体产物的二次氢化
8.6 产物的评价及提质
8.7 维多利亚褐煤液化大型中试装置的开发与运行
8.7.1 煤液化工艺的开发
8.7.2 维多利亚褐煤液化工艺（BCL）发展的简单回顾
8.7.3 中试装置的设备及其运行
8.7.4 工艺性能（操作）
8.7.4.1 新型煤浆法脱水（DW）单元
8.7.4.2 一次氢化（PH）单元
8.7.4.3 除灰（DA）单元
8.7.4.4 二次氢化（SH）单元
8.7.5 油产品的质量
8.7.6 中试装置运行中的机械和材料问题（磨损与腐蚀）
8.7.7 主氢化（PH）单元结垢的形成、固体物料的沉积和压降的提高
8.8 煤液化的现状和发展趋势
8.8.1 液化工艺的现状和未来的工业化推广
8.8.2 针对工业化的工艺过程的改进
8.8.3 BCL工艺用于印尼低阶煤液化的可行性
参考文献