一、立论依据

课题来源、选题依据和背景情况、课题研究目的或工程应用价值

从20世纪初人类对煤炭的第一次成功在高温高压下液化、1921年发现煤的”流化现象”、”煤间接液化”、”气#8212;固宏观反应”理论的提出发展到20世纪中页的煤发展的黄金时代。煤化学研究成果累累，并且成立了两年一次的煤化学会议来交换科研成果。我国也在成立了关于煤的研究的组织。但是随着石油、天然气资源的崛起和限制，煤研究也跟着此起彼伏。随着环境问题的日益突出，加快了对煤中氮、硫化合物结构特性，以及矿物质及其飞灰、灰渣的研究，强化了对煤作为污染排放源的防治的研究及废物进一步利用的研究。最近十年造成地球气候变暖的温室效应引起各国的广泛重视，燃煤生成的二氧化碳，以及采煤过程中逸出的甲烷问题深受关注，对煤炭利用构成又一次冲击，迫使工业发达国家对新能源的开发增加投入，同时对煤炭科研的投人又一次走向低谷。与发达国家相比，我国的能源科技发展计划的基本指导方针，仍然是以煤炭为基础，以电力为中心，加强石油天然气的资源勘探和开发，积极发展新能源。随着国家加大对能源领域的科技投入，以及洁净煤技术越来越受到国家和社会群体的高度重视，21世纪初将进入一个对煤进行更有效、更洁净利用的时代。

中国的煤炭储量居世界第三位，占全球已探明储量的13.9%，但中国同时也是世界上的煤炭消费大国之一。最近几年能源消费在13.6t标准被上下，其中，煤炭占能源消费总量的71.6~74.7，预计到2050年煤炭在一次能源消费中的比重仍将在50%以上。因此，在相当长的时期内，煤炭在我国一次能源中的主导地位将难以改变。煤炭的主要用途是发电，但突出的问题是中国煤炭转化为电和热的比较低，并且由于大量的煤炭直接燃烧使用，不进造成能量的浪费，而且带来了严重的污染。从能源环境看，大量燃煤造成对城市的大气污染，在农村过度消耗生物质能引起农村生态环境的破坏。燃煤释放的SO₂占全国SO₂排放总量的85%, NO_X占60%，烟尘占70%。据1998年中国环境年鉴，1997年我国SO₂排放量为2346万t，使我国酸雨区城迅速扩大，已超过国土面积的40%,燃煤排放的温室气体CO₂也是世界各国关注的首要问题，燃煤排出的CO₂占耗能排放的CO₂总量的85%。据统计，1995年我国排放的CO₂量折合成碳为821 M t。占世界的I3.2 %，仅次于美国。据2000年法国报道，要求中国减排CO₂量为31.8%。

为此，要使煤炭在新世纪的能源市场中站稳脚跟，必须提高煤炭利用效率和在结晶利用煤炭上狠下功夫，别无其他选择。煤炭转化成清洁燃料的技术是洁净煤技术中的重要内容，诸如液化、气化、热解技术和地下气化技术等。鉴于我国是一个富煤缺油的国家，煤液化有可能成为解决石油紧缺和建立战略储备的一条重要途径，国内经过多年的试验研究，完成了国内液化用煤的煤种评价、工艺评价等基础性工作，有望在近期开发出适合中国煤质的煤液化工艺，争取在2010年前建成商业规模的煤液化厂。国内在煤的间接液化技术方面也取得了重要成果。这涉及到关键设备及工程化;煤的预处理技术;高效催化剂开发与制备及回收技术;液体燃料的提质加工及残渣利用技术等。为此针对煤的各方面的重要用途，对煤的研究将更深入，使煤的身家成千上百倍提高，煤炭资源将更加宝贵。

二、文献综述

一、煤粉挥发过程机理

在研究煤粉的燃烧时，必不可少的有煤粉的热解、燃烧和焦炭燃三个阶段，在这里我们着重探讨煤粉的热解即挥发分析出的过程。煤粉挥发分析出的过程对于煤粉燃烧器和气化器的设计、煤反应过程的数学模拟是非常重要的，其中包括研究煤重量的变化、挥发分成分以及挥发分析出时煤的过渡状态等等。

煤的气化是指利用煤或半焦与气化剂进行多相反应产生碳的氧化物、氢、甲烷的过程，主要是固体燃料中的碳与气相中的氧、水蒸气、二氧化碳、氢之间相互作用。也可以说，煤炭气化过程是将煤中无用固体脱除，转化为可作为工业燃料、城市煤气和化工原料气的过程。使用不同的气化剂可制取不同种类的煤气，但主要产物都相同。煤的气化过程可分为均相反应和非均相反应，即非均相的气-固反应和均相的气-气反应。由于煤结构很复杂，其中含有碳、氢、氧和硫等多种元素，在讨论基本化学反应时，一般仅考虑煤中主要元素碳和在气化反应钱发生的煤的干馏或热解，即煤的气化过程仅有碳、水蒸气和氧参加。碳与气化剂之间发生一次反应，反应产物再与燃料中的碳或其他气态产物之间发生二次反应。主要反应如下(以下反应均在高温、加压、气化剂条件下进行)：

一次反应：