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  煤气化技术是现代煤化工行业的龙头技术，是煤炭清洁利用技术的基础。气流床煤气化技术因具有碳转化率高、处理能力大、原料适应性强等突出优点，在煤气化领域得到了广泛应用^[1]。与石油、天然气等化石燃料的利用方式相比，煤气化的复杂性关键在于煤的固体结构和所含灰分。气流床煤气化过程中，煤的固体结构不断演变直至转化成粗渣和细灰。煤焦固体结构的演变过程对整体碳转化率和残灰粒径分布影响显著。研究气化过程煤焦结构的演变特性，对于气化炉工艺性能的提高具有重要意义。

  滴管炉 (Drop Tube Furnace) 具有升温速率高、样品分散程度好等优点，是目前最接近工业气流床气化炉运行工况的实验装置之一^[2]。Kajitani等^[3]基于滴管炉开展了澳大利亚NL烟煤快速热解焦分别与水蒸气和CO₂的气化实验。结果表明，NL煤焦的比表面积随转化率呈先增大后减小的趋势，在转化率为40%时达到极大值。Li等^[4]采用滴管炉研究了三种煤在气化过程中的焦-渣转变现象，反应性气体为预混的空气/氮气混合物。结果表明，在某一个临界转化率 (因煤种而异)，煤焦粒径显著下降。陈路^[5]以神府烟煤1400℃快速热解焦为气化原料，基于滴管炉开展了CO₂气化实验。结果表明，随着气化反应的进行，气化半焦XRD谱图中碳微晶的衍射峰逐渐削弱，而矿物质衍射峰不断增强；在气化后期，半焦的孔隙结构仍比较发达。

  近几十年来，世界各国研究人员对煤气化反应性的影响因素 (如煤的物理化学性质、热解条件以及气化条件等) 进行了广泛研究，而针对气化过程煤焦结构演变特性的研究相对较少。滴管炉开展一次实验需要较多的反应原料，这对不同转化率气化半焦的制备造成一定困难。高频炉 (High-frequency Induction Furnace) 具有加热速率高、降温快、便于控制等优点，目前在煤的快速热解实验中得到一定应用^{[6, 7]}。本研究基于滴管炉制备内蒙褐煤快速热解焦，并采用高频炉开展快速热解焦与CO₂的气化实验，考察气化过程煤焦结构的演变特性。

  1   实验部分

  1.1   实验原料

  采用内蒙褐煤 (NM) 为原料，利用研磨机和振动筛得到不同粒径范围的样品，选取120-180目粒径的样品作为实验原料。煤样的工业分析、元素分析以及灰熔融特征温度见表 1。

  表 1  煤样的工业分析和元素分析以及煤灰熔融特征温度 Table 1.  Proximate and ultimate analysis and ash fusion temperatures of coal sample

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  SampleProximate analysis w_d/% Ultimate analysis w_d/% Ash fusion temperature t/℃ VFC AHNSOSTHTFTNM42.0943.6014.3161.182.351.210.6420.311119116912001218

  C	DT
  note: d: dry basis; V: volatile matter; FC: fixed carbon; DT: deformation temperature; ST: softening temperature; HT: hemispherical temperature; FT: flow temperature

  表 1  煤样的工业分析和元素分析以及煤灰熔融特征温度
  Table 1.  Proximate and ultimate analysis and ash fusion temperatures of coal sample

  1.2   原煤热解

  基于滴管炉开展内蒙褐煤的高温快速热解实验。滴管炉实验装置的主要部件有：供气系统、螺旋给料系统、反应系统 (包括立式加热炉和温度控制系统)、固态产物收集系统以及尾气处理系统，装置示意图见图 1。

  图 1  滴管炉实验装置流程示意图 Figure 1.  Schematic diagram of drop tube furnace setup

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  立式加热炉的炉体主体长1910mm，恒温段约1300mm。采用三组U形硅钼棒作为加热元件，将炉膛分为三段。温度控制系统采用三段相同的程序进行自动控温，控温精度小于等于±1℃，测温元件为B型热电偶。炉体内部竖直安装一根长2100mm的刚玉管 (外径60mm，壁厚5mm)。开展快速热解实验时，设定炉温为1200℃。氮气从反应器顶端通入，流量为1L/min。待炉温升至设定温度后，启动螺杆给料系统，使煤粉连续自由落入反应器内部，下料速率为2g/min。实验结束后，热解焦样由滴管炉底部集渣室收集，称重计量后作为后续实验原料。

  1.3   煤焦气化

  基于高频炉开展煤焦的CO₂气化实验。高频炉实验装置由高频感应加热设备、水箱、石英管反应器和尾气处理系统组成，装置见图 2。高频感应加热设备的型号为SP-35B。高频感应线圈由外径6mm的铜管卷绕而成，感应线圈匝数为9匝。通过清水泵将冷却水输送到加热装置和铜管线圈内，加热装置和感应线圈内的冷却水在水箱内形成回路。

  图 2  高频炉实验装置流程示意图 Figure 2.  Schematic diagram of high-frequency induction furnace setup

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  石英管长为300mm，内径为34mm，两端的封头和石英管通过磨口连接。石英管与安置在其内部的钼管置于与加热设备相连的感应线圈中。高频感应电流通过环形线圈，产生快速变化的磁场^[7]。线圈为中空铜管，在铜管内通入冷却水，及时将线圈发出的热量带走。钼管在高频交变磁场的作用下自身发热并迅速升温。在钼管轴线方向上距离钼管下缘20mm处设置B型热电偶测量钼管内的温度，通过调节高频电流的大小控制钼管内的温度。进行气化实验前，在CO₂气氛下调节高频电流的大小，控制钼管内的温度为1230℃。

  钼管的外径32mm，内径22mm，长度与感应线圈的高度接近，为150mm。安置在石英管反应器内的钼管底端采用细长的刚玉棒支撑。在反应器内只有钼管自身发热，因此，实验的高温区限制在很窄的范围内^[6]。图 3为样品颗粒的进样示意图。将样品预先装入橡皮滴头内，然后缓慢旋进滴管口，滴管前端的乳胶管采用止水夹封住。实验时打开滴管前端的止水夹，在反应器顶端通过进样管手动缓慢地将样品滴入反应器内。进样管伸至钼管上方10mm处，以避免煤焦颗粒在滴落时被CO₂气体吹散。进样管的长度为400mm。样品颗粒的下料速率控制在0.5-0.7g/min。

  图 3  进样示意图 Figure 3.  Schematic diagram of sample feeding

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  气化实验前，首先通入CO₂气体，CO₂流量为300mL/min。检查装置的气密性并使CO₂气体充满整个反应器，打开清水泵及加热设备的开关，钼管开始迅速升温。升至终温后，打开滴管前端的止水夹，手动缓慢地将样品颗粒滴入反应器内。实验结束后，关掉加热设备的开关，再关闭清水泵的开关。待反应器内的温度降至室温后，将石英管底部的气化产物取出。

  钼 (Mo) 在CO₂中加热，被氧化成MoO₃。MoO₃经H₂还原，再度得到金属钼^[8]。内蒙褐煤的挥发分含量较高，在热解过程中产生大量的挥发物 (焦油和煤气)，煤气成分中含有较多的H₂^[9]。气化实验结束后，再进行原煤的热解实验，利用原煤热解产生的氢气将MoO₃还原成金属钼。

  以内蒙褐煤快速热解焦作为气化原料，通过改变样品的停留时间获得不同转化率的气化半焦。快速热解焦与CO₂完成一次气化实验后，得到一次气化半焦，取其中的一部分用于后续分析；将其余的一次气化半焦作为气化原料，开展第二次气化实验，得到二次气化半焦；如此反复，基于高频炉开展七次气化实验，得到七个不同转化率的气化半焦。

  1.4   分析测试方法

  采用5E-MACⅢW红外快速煤质分析仪对样品进行工业分析；采用VarioEL元素分析仪对内蒙褐煤进行C、H、N、S等元素含量的测定；采用日本理光电机公司Rigaku D/max-2550VB/PC型X射线衍射仪对样品进行扫描，获取样品的碳微晶结构特征；采用ASAP2020物理吸附仪测定样品的孔隙结构，以N₂作为吸附质在液氮温度 (77K) 下分析样品的介孔和大孔结构，通过BET方程计算样品的比表面积和平均孔径，通过BJH模型计算样品的孔容和孔径分布；采用Mastersizer 2000激光粒度分析仪测量样品的粒度分布，得到样品的平均粒径；采用SU1510型扫描电镜观察样品的表面结构。

  采用灰示踪法^{[10, 11]}计算气化半焦的转化率x(以干燥无灰基煤焦为基准)，即根据反应前后的灰守恒进行计算，具体计算式为：

  式中，A₀为煤焦的干燥基灰含量，A′为气化半焦的干燥基灰含量。

  对于焦样的XRD谱图，在小角度范围 (10°-35°) 内存在一个强烈的特征峰，该峰为 (002) 衍射峰，通过 (002) 峰的特征参数可以判断样品碳微晶结构的有序化程度。研究表明^{[12, 13]}，焦样 (002) 峰的左侧峰线有所抬高，该峰是由焦样的两种不同特点微晶的衍射峰 (即002峰和γ峰) 叠加而成。采用文献^[12]中的分峰拟合方法对 (002) 峰和γ峰进行分离，根据Bragg方程 (式 (2)) 和Scherrer方程 (式 (3))^[12]计算碳微晶的晶面间距d₀₀₂和堆垛高度L₀₀₂。

  式中，λ为X射线的波长 (0.154056nm)，θ₀₀₂为 (002) 峰的衍射角，B₀₀₂为 (002) 峰的半高宽。

  2   结果与讨论

  2.1   碳微晶结构变化

  表 2为内蒙煤焦及其气化半焦的灰含量和转化率。

  表 2  内蒙煤焦及其气化半焦的灰含量和转化率 Table 2.  Ash contents and conversions of NM char and gasified chars

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  Sample A_d/%Conversion x/%NM-120051.75 NM-1230(g)-790.3789

  NM-1230(g)-1	59.90	28
  NM-1230(g)-2	69.28	52
  NM-1230(g)-3	73.69	62
  NM-1230(g)-4	80.28	74
  NM-1230(g)-5	83.84	79
  NM-1230(g)-6	88.15	86
  note:Ad: ash on dry basis; NM-1200: NM char obtained at 1200℃; NM-1230(g)-1: NM char gasified at 1230℃ for one time

  表 2  内蒙煤焦及其气化半焦的灰含量和转化率
  Table 2.  Ash contents and conversions of NM char and gasified chars

  由表 2可知，在停留时间相近条件下，气化半焦在反应前期的失重量较大，表明半焦在反应前期的气化活性较高，随着反应的进行，半焦的气化活性下降。Liu等^[14]研究认为，对于低灰熔点的煤焦而言，高温条件下外扩散不是影响煤焦气化速率的主要因素，灰熔融及灰在样品表面的凝聚对气化过程影响显著。内蒙煤焦的灰含量较高，在反应后期，灰分对气化过程起到一定的抑制作用。图 4为内蒙煤焦及其气化半焦的XRD谱图。由图 4可知，内蒙煤焦XRD谱图上存在两个宽化的衍射峰，其对应的衍射角分别在24°和44°左右，与天然石墨 (002) 峰和 (100) 峰的峰值大致符合 (分别在27°和43°附近^[13])。气化半焦的XRD谱图上均存在明显的 (002) 峰，而强度较低的 (100) 峰基本消失。(100) 峰为环构碳hk晶面衍射峰，除芳环碳外，还包括在同一平面内拼接的脂肪碳的贡献^[15]。随着转化率的增加，(002) 峰的对称性不断增强，表明支链微晶的γ峰在逐渐消失。在气化过程中，反应活性较好的无定型碳优先反应，芳香微晶由于反应活性差导致其含量在样品碳微晶结构中不断增加。因此，气化半焦的石墨化程度随着反应的进行不断增加。

  图 4  内蒙煤焦及其气化半焦的XRD谱图 Figure 4.  XRD spectra of NM char and gasified chars

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  图 5为煤焦及其气化半焦的碳微晶结构参数。由图 5(a)可知，样品的2θ₀₀₂在23.75°-25.25°，且随着转化率的增加总体呈上升趋势。

  由图 5(b)可知，样品的堆垛高度L₀₀₂随转化率呈无规律的变化，而晶面间距d₀₀₂随转化率的增加总体呈下降趋势。天然石墨的d₀₀₂为0.334nm，2θ₀₀₂为26.7°^[15]。随着转化率的增加，煤焦的碳微晶结构向石墨化程度增加的方向发展，但未达到天然石墨的有序化程度。

  图 5  内蒙煤焦与气化半焦的微晶结构参数随转化率的变化 Figure 5.  Variation of crystallite parameters of NM char and gasified chars with conversion

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  2.2   孔隙结构变化

  图 6为内蒙煤焦及其气化半焦的N₂吸附等温线。由图 6可知，样品间的吸附等温线相似，属于Ⅳ型等温线。在低p/p₀区，煤焦内的微孔发生填充，吸附量迅速上升到某一个数值，单层吸附结束。随着相对压力的提高，吸附量缓慢增加，表明该压力范围所对应的孔隙结构正在发生多层吸附^[16]。在较高p/p₀区，吸附质发生毛细孔凝聚，等温线迅速上升。随着转化率的增加，样品在整个范围内的气体吸附量总体呈先增加后减少的趋势。

  图 6  内蒙煤焦与气化半焦的氮气吸附等温线 Figure 6.  N₂ adsorption isotherms of NM char and gasified chars

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  图 7为内蒙煤焦及其气化半焦的比表面积与平均孔径。

  图 7  内蒙煤焦及其气化半焦的比表面积 (A_BET) 和平均孔径 (d_ave) 随转化率的变化 Figure 7.  Variation of surface areas (A_BET) and average pore sizes (d_ave) of NM char and gasified chars with conversion

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  由图 7可知，气化半焦的比表面积在反应前期迅速增大，当转化率大于52%时，比表面积开始减小，而煤焦的平均孔径则总体呈相反的变化趋势。Liu等^[14]将高温条件下煤焦比表面积的减小归因于灰熔融现象，熔融灰堵塞了煤焦的开放孔，使得吸附质无法进入煤焦内部。Lin等^[17]认为，灰熔融是导致微孔和中孔比表面积减小的一个重要原因，在高转化率下，随着熔融灰的不断形成，这种抑制作用更为明显。在反应初期，气化半焦的微孔结构在消耗的同时，又形成了新的孔隙结构，半焦的比表面积增大，而在反应后期，熔融灰堵塞气化半焦的开放孔，使得半焦的比表面积减小。

  图 8为内蒙煤焦及其气化半焦的孔径分布曲线，横坐标为孔直径，纵坐标为单位孔区间内孔体积的变化量，曲线的最高点对应的孔代表样品中分布最广泛的孔。由图 8可知，气化半焦的孔结构主要以微孔和中孔为主。随着反应的进行，气化半焦的碳基质不断消耗，半焦的微孔和中孔仍占主要部分，微孔和中孔的比例总体呈先增加后减少的趋势。

  图 8  内蒙煤焦与气化半焦的的孔径分布 Figure 8.  Pore size distribution curves of NM char and gasified chars

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  2.3   粒径变化

  图 9为气化半焦的体积平均粒径随转化率的变化。由图 9可知，气化半焦的粒径在反应前期缓慢减小，当转化率大于74%时，半焦的粒径开始增大。图 10(a)为实验得到的转化率为86%的气化半焦照片，可观察到少量黏结块的存在。图 10(b)为黏结块的SEM照片，由图 10可以看出，气化半焦表面存在部分黏结颗粒物。在气化前期 (转化率＜50%)，随着反应的进行，气化半焦的碳基质不断消耗，由于碳骨架还能包裹熔融的表面灰，半焦粒径逐渐下降。随着转化率的增加，碳基质进一步消耗，熔融灰逐渐暴露在半焦表面，并与周围的固体颗粒发生黏结，从而导致半焦粒径的增大。

  图 9  气化半焦的粒径随转化率的变化 Figure 9.  Variation of particle size of NM gasified char with conversion

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  图 10  转化率为86%的气化半焦及其黏结块的SEM照片 Figure 10.  NM gasified chars (a) at 86% conversion and SEM image of the agglomerates (b)

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  在工业气流床煤气化过程中，煤颗粒的平均停留时间一般为秒级。在气化反应后期，由于气化半焦石墨化程度的增加以及比表面积的减小，其气化活性显著降低。因此，气化炉运行时需要控制适宜的气化条件，从而保证较高的碳转化率。在气化反应后期，实验还观察到了部分颗粒的黏结现象，这能够为气流床煤气化过程中残灰粒径分布的预测提供实验基础。

  3   结论

  随着转化率的增加，气化半焦的晶面间距d₀₀₂总体呈下降趋势，煤焦石墨化程度随反应的进行不断增加，但未达到天然石墨的有序化程度。

  随着反应的进行，气化半焦的比表面积先增大后减小，而平均孔径总体呈相反的变化趋势。在反应后期，半焦的孔隙结构仍以微孔和中孔为主。

  气化半焦的粒径在反应前期逐渐减小，当转化率高于74%，半焦粒径逐渐增大，归因于气化后期部分颗粒的黏结。

• 1. [1]

     王辅臣. 气流床煤气化炉内流动, 混合与反应过程的研究进展[J]. 燃料化学学报, 2013,41,(7): 769-786. WANG Fu-chen. Review for research of flow, mixing and reaction process in entrained flow coal gasifier[J]. J Fuel Chem Technol, 2013, 41(7):  769-786.

  2. [2]

     丁路, 周志杰, 赵冰, 霍威, 于广锁. 滴管炉内不同煤阶煤焦水蒸气气化反应特性[J]. 化工学报, 2014,65,(3): 993-1002. DING Lu, ZHOU Zhi-jie, ZHAO Bing, HUO Wei, YU Guang-suo. Characteristics of steam-gasification reaction of char with different coal rank in drop tube furnace[J]. J Chem Ind Eng (China), 2014, 65(3):  993-1002.

  3. [3]

     KAJITANI S, HARA S, MATSUDA H. Gasification rate analysis of coal char with a pressurized drop tube furnace[J]. Fuel, 2002, 81(5):  539-546. doi: 10.1016/S0016-2361(01)00149-1

  4. [4]

     LI S H, WHITTY K J. Physical phenomena of char-slag transition in pulverized coal gasification[J]. Fuel Process Technol, 2012, 95:  127-136. doi: 10.1016/j.fuproc.2011.12.006

  5. [5]

     陈路.滴管炉内煤和石油焦的快速热解及气化反应性研究[D].上海:华东理工大学, 2012.CHEN Lu.Study on characteristics of rapid pyrolysis and gasification reactivity of coal and petroleum coke in a DTF reactor[D].Shanghai:East China University of Science and Technology, 2012.

  6. [6]

     吴磊, 周志杰, 王兴军, 于广锁, 王辅臣. 神府烟煤水煤浆快速热解焦结构演化及其反应性的研究[J]. 燃料化学学报, 2013,41,(4): 422-429. WU Lei, ZHOU Zhi-jie, WANG Xing-jun, YU Guang-suo, WANG Fu-chen. Structure changes and gasification reactivity of CWS char from Shenfu coal rapid pyrolysis[J]. J Fuel Chem Technol, 2013, 41(4):  422-429.

  7. [7]

     崔童敏, 李超, 周志杰, 常清华, 高瑞, 于广锁, 王辅臣. 神府烟煤快速热解特性研究[J]. 燃料化学学报, 2015,43,(11): 1287-1294. CUI Tong-min, LI Chao, ZHOU Zhi-jie, CHANG Qing-hua, GAO Rui, YU Guang-suo, WANG Fu-chen. Rapid pyrolysis characteristic of Shenfu bituminous coal[J]. J Fuel Chem Technol, 2015, 43(11):  1287-1294.

  8. [8]

     夏明星, 郑欣, 王峰, 刘辉, 蔡小梅, 白润. 钼粉制备技术及研究现状[J]. 中国钨业, 2014,29,(4): 45-48. XIA ming-xing, ZHENG Xin, WANG Feng, LIU Hui, CAI Xiao-mei, BAI Run. Preparation Technology and research status of molybdenum powder[J]. China Tungsten Ind, 2014, 29(4):  45-48.

  9. [9]

     张双全.煤及煤化学[M].北京:化学工业出版社, 2013.ZHANG Shuang-quan.Coal and Coal Chemistry[M].Beijing:Chemical Industry Press, 2013.

  10. [10]

      TSAI C Y, SCARONI A W. The structural changes of bituminous coal particles during the initial stages of pulverized-coal combustion[J]. Fuel, 1987, 66(2):  200-206. doi: 10.1016/0016-2361(87)90241-9

  11. [11]

      BADZIOCH S, HAWKSLEY P G W. Kinetics of thermal decomposition of pulverized coal particles[J]. Ind Eng Chem Process Des Dev, 1970, 9(4):  521-530. doi: 10.1021/i260036a005

  12. [12]

      LU LIMING, SAHAJWALLA V, HARRIS D. Characteristics of chars prepared from various pulverized coals at different temperatures using drop-tube furnace[J]. Energy Fuels, 2000, 14(4):  869-876. doi: 10.1021/ef990236s

  13. [13]

      常海洲, 蔡雪梅, 李改仙, 白官, 吕秀清. 不同还原程度煤显微组分堆垛结构表征[J]. 山西大学学报 (自然科学版), 2008,31,(2): 223-227. CHANG Hai-zhou, CAI Xue-mei, LI Gai-xian, BAI Guan, LÜ Xiu-qing. Characterization for the stacking structure of coal macerals with different type reductivity[J]. J Shanxi Univ (Nat Sci Ed), 2008, 31(2):  223-227.

  14. [14]

      LIU H, LUO C H, TOYOTA M, UEMIYA S, KOJIMA T. Kinetics of CO₂/char gasification at elevated temperatures:Part Ⅱ:Clarification of mechanism through modelling and char characterization[J]. Fuel Process Technol, 2006, 87(9):  769-774. doi: 10.1016/j.fuproc.2006.02.007

  15. [15]

      王传格, 张妮, 陈燕. 煤显微组分结构特征及其与热解行为的关系[J]. 煤炭转化, 2011,34,(3): 11-16. WANG Chuan-ge, ZHANG Ni, CHEN Yan. Relationship between structural characterization of macerals and their thermal behavior[J]. Coal Convers, 2011, 34(3):  11-16.

  16. [16]

      严继民, 张启元, 高敬琼.吸附与凝聚固体的表面与孔 (第2版)[M].北京:科学技术出版社, 1986.YAN Ji-min, ZHANG Qi-yuan, GAO Jing-qiong.Adsorption and Agglomeration Surface and Pore of Solid (2 ed.[M].Beijing:Science and Technology Press, 1986.

  17. [17]

      LIN S Y, HIRATO M, HORIO M. The characteristics of coal char gasification at around ash melting temperature[J]. Energy Fuels, 1994, 8(3):  598-606. doi: 10.1021/ef00045a014

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  图 1  滴管炉实验装置流程示意图

  Figure 1  Schematic diagram of drop tube furnace setup

  1: corundum tube; 2: heater; 3: insulation; 4: feed nozzle; 5: N₂ inlet; 6: hopper; 7: screw feeder; 8: air lock; 9: hopper weigher; 10, 13: cooling water; 11: weighing controller; 12: temperature controller; 14: pressure gage; 15: char collector; 16: filter; 17: cooler; 18: dry box; 19: gas flowmeter

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  图 2  高频炉实验装置流程示意图

  Figure 2  Schematic diagram of high-frequency induction furnace setup

  1: quartz tube; 2: feed tube; 3, 5: flowmeter; 4: N₂ inlet; 6: CO₂ inlet; 7: power controller; 8: molybdenum tube; 9: induction coil; 10: high-frequency current generator; 11: corundum tube; 12: emulsion pipe; 13: settling chamber; 14: gas washing bottle

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  图 3  进样示意图

  Figure 3  Schematic diagram of sample feeding

  1: feed tube; 2: quartz tube head; 3, 5: emulsion pipe; 4: spring water stopper; 6: dropper; 7: rubber drop head

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  图 4  内蒙煤焦及其气化半焦的XRD谱图

  Figure 4  XRD spectra of NM char and gasified chars

  a: x=0; b: x=28%; c: x=52%; d: x=62%; e: x=74%; f: x=79%; g: x=86%; h: x=89%

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  图 5  内蒙煤焦与气化半焦的微晶结构参数随转化率的变化

  Figure 5  Variation of crystallite parameters of NM char and gasified chars with conversion

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  图 6  内蒙煤焦与气化半焦的氮气吸附等温线

  Figure 6  N₂ adsorption isotherms of NM char and gasified chars

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  图 7  内蒙煤焦及其气化半焦的比表面积 (A_BET) 和平均孔径 (d_ave) 随转化率的变化

  Figure 7  Variation of surface areas (A_BET) and average pore sizes (d_ave) of NM char and gasified chars with conversion

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  图 8  内蒙煤焦与气化半焦的的孔径分布

  Figure 8  Pore size distribution curves of NM char and gasified chars

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  图 9  气化半焦的粒径随转化率的变化

  Figure 9  Variation of particle size of NM gasified char with conversion

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  图 10  转化率为86%的气化半焦及其黏结块的SEM照片

  Figure 10  NM gasified chars (a) at 86% conversion and SEM image of the agglomerates (b)

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  表 1  煤样的工业分析和元素分析以及煤灰熔融特征温度

  Table 1.  Proximate and ultimate analysis and ash fusion temperatures of coal sample

  SampleProximate analysis w_d/% Ultimate analysis w_d/% Ash fusion temperature t/℃ VFC AHNSOSTHTFTNM42.0943.6014.3161.182.351.210.6420.311119116912001218

  C	DT
  note: d: dry basis; V: volatile matter; FC: fixed carbon; DT: deformation temperature; ST: softening temperature; HT: hemispherical temperature; FT: flow temperature

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  表 2  内蒙煤焦及其气化半焦的灰含量和转化率

  Table 2.  Ash contents and conversions of NM char and gasified chars

  Sample A_d/%Conversion x/%NM-120051.75 NM-1230(g)-790.3789

  NM-1230(g)-1	59.90	28
  NM-1230(g)-2	69.28	52
  NM-1230(g)-3	73.69	62
  NM-1230(g)-4	80.28	74
  NM-1230(g)-5	83.84	79
  NM-1230(g)-6	88.15	86
  note:Ad: ash on dry basis; NM-1200: NM char obtained at 1200℃; NM-1230(g)-1: NM char gasified at 1230℃ for one time

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