双床解耦反应分析仪

发布时间: 2023-11-29

来源: 试点城市（园区）

基本信息

合作方式：技术服务

成果类型：发明专利,软件著作权,新品种,新技术

行业领域：

高端装备制造产业

成果介绍

目前常用的解耦研究煤的热解过程与焦炭燃烧过程的一般途径都是先采用固定床或者沉降炉在惰性气氛下制焦，之后将得到的焦在热天平上测量求得焦炭的动力学参数。在整个测试过程中，高温焦炭不可避免经历了一个冷却过程，然而实际燃烧时煤的热解和燃烧是连续或重叠的（即不存在中间的冷却环节）。所以，有必要研究冷却过程对焦炭燃烧速率的具体影响。双床耦合反应分析仪耦合微型气流床与微型流化床，采用新开发的微型双床燃料分级热转化气固反应动力学分析仪来研究原位焦的燃烧动力学。在分析仪中首先让煤粉高温下快速热解，热解后的高温煤焦直接在较低的微型流化床中燃烧，研究原位焦的燃烧反应动力学。采用微型双床燃料分级热转化气固反应动力学分析仪，实现热解后高温焦的直接燃烧测试，保证焦燃烧的原位测试。

成果亮点

采用微型双床燃料分级热转化气固反应动力学分析仪可以原位解耦煤炭燃烧过程，实现高温热态焦的原位测量，并开发了反应系统和控制系统一体化的集成机器。验证以下主要结论：（1）原位焦的反应性优于冷却焦，且冷却速率越慢，焦炭反应性越差；（2）冷却过程中焦炭的化学组成和BET比表面积无明显变化，活性位点的丧失是冷却过程中反应性降低的主要因素；（3）不同煤种在冷却过程中反应性降低程度不同，煤阶越高，对冷却过程越不敏感；（4）快冷焦和中冷焦的燃烧活化能与原位焦相近，说明冷却速率足够快时，并不影响焦炭活化能，但是依然会降低焦炭反应性。（5）实现微型双床反应系统和控制系统一体化集成，并形成了自动化的实物机体，并已经小批量产业化。

团队介绍

研究团队是中国科学院过程工程研究所先进能源技术课题组，团队是一个年轻而富有朝气的团队，在中科院“百人计划”支持下成立于2006年，，从事先进能源转化工艺、热转化技术、分析测试方法和相关的流动传递的基础研究与技术开发。团队目前有研究员1人，副研究员3人，工程师3人，财务主管1人，科研助理1人，博士后2人，博士研究生2人，硕士研究生25人。团队承担多项国家级科研项目，获中国仪器仪表学会科学技术奖一等奖, 四川省科技进步奖一等奖, 辽宁省科技奖一等奖, 中国分析测试协会科学技术奖一等奖, 中国轻工业联合会科技进步奖一等奖等多项荣誉。获多项发明专利和软件著作权。

成果资料

产业化落地方案

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成果综合评价报告

评价单位：- (-) 评价时间：2023-12-01

朱老师

中国颗粒学会

科创中国平台专员

综合评价

该团队采用微型双床燃料分级热转化气固反应动力学分析仪，实现热解后高温焦的直接燃烧测试，保证焦燃烧的原位测试，并与冷却焦进行对比，探讨冷却后加热过程对焦反应性的影响。同时，为进一步阐明冷却过程的影响，采用了三种冷却速率冷却焦炭，研究冷却过程对焦结构影响。实验数据充分，验证了改仪器在煤炭研究方面的优势。另外，因在产品应用范围相对较小，希望团队能够继续深入开发其应用范围。总体而言，该项目技术思路方向很好，有一定的市场。建议进一步拓展研究。

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