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第一章 绪论&Chun-Zhu Li余江龙译1

1.1维多利亚褐煤作为能源的重要性1

1.2维多利亚褐煤的典型性能2

1.3维多利亚褐煤的主要应用3

1.3.1粉煤燃烧4

1.3.2气化4

1.3.3液化4

1.3.4煤砖制造、焦炭和碳材料的生产5

1.3.5化工产品的生产5

1.3.6维多利亚褐煤在吸附剂方面的应用6

1.3.7维多利亚褐煤在农业上的应用6

1.3.8煤灰的应用6

参考文献6

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9

2.1引言9

2.2维多利亚褐煤的岩相学9

2.2.1岩相成分9

2.2.2显微组分12

2.3维多利亚褐煤的物理结构和特征性能14

2.3.1维多利亚褐煤的胶体性质14

2.3.2碱溶解和腐植酸15

2.3.3水作为探针分子表征褐煤的物理结构和特征性能16

2.3.4孔体积和密度22

2.3.5表面积和气体吸附23

2.3.6小角散射和电子显微镜信息26

2.4维多利亚褐煤的化学结构和特征性能28

2.4.1维多利亚褐煤中的无机物28

2.4.2官能团和离子交换特性29

2.4.2.1含氧官能团及其定量分析29

2.4.2.2其他官能团37

2.4.2.3离子交换特性37

2.4.3大分子结构特征44

2.4.3.1溶剂抽提和溶胀44

2.4.3.2氢键52

2.4.3.3化学降解和生物降解53

2.4.3.4芳香特性55

参考文献58

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65

3.1引言65

3.2褐煤中水分的物理、化学和分析特性65

3.2.1等温线和滞后现象65

3.2.2等温数据中的吸附热68

3.2.3 iH核磁共振试验69

3.2.4差分扫描热量测定70

3.2.5褐煤与水相互作用的分子模拟72

3.2.6其他褐煤-水表面化学研究74

3.2.7影响床层水分含量波动的因素75

3.2.8水分含量的测定75

3.2.8.1水分含量的定义和标准测定方法75

3.2.8.2快速水分测定方法75

3.2.8.3水分测定的仪器方法76

3.3低阶煤干燥76

3.3.1概况76

3.3.2蒸发干燥77

3.3.2.1蒸发干燥速度77

3.3.2.2直接蒸发干燥工艺78

3.3.2.3间接加热干燥工艺83

3.3.3非蒸发脱水84

3.3.3.1热能脱水工艺84

3.3.3.2机械热挤压脱水87

3.3.3.3有机溶剂脱水88

3.3.3.4非蒸发脱水工艺废水90

3.4褐煤的水分与无黏结剂成型93

3.4.1型煤工业背景93

3.4.2型煤工艺93

3.4.3水分对型煤的影响94

3.5结论95

参考文献96

第四章 维多利亚褐煤的热解&Jun-ichiro Hayashi， kouichi Miura余江龙译104

4.1简介104

4.2实验参数对维多利亚褐煤热解的影响104

4.2.1煤热解的一般规律104

4.2.2研究热解的反应器105

4.2.2.1固定床反应器105

4.2.2.2金属丝网反应器105

4.2.2.3居里点反应器106

4.2.2.4吊管反应器106

4.2.2.5流化床反应器107

4.2.3常压下加热速率对一次热解的影响107

4.2.4决定加热速率对热解产物分布的物理及化学过程109

4.2.5焦油中小芳香团簇的选择性释放111

4.2.6外部气体压力对一次挥发分生成的影响112

4.2.7一次热解过程中内在及外加金属物质的影响113

4.2.7.1一次热解过程中内在AAEM物质的作用113

4.2.7.2添加AAEM物质对褐煤热解特性的影响116

4.2.7.3 AAEM物质对褐煤热解过程中轻气体形成的影响117

4.2.8褐煤在活性气氛中的一次热解117

4.2.9一次挥发分的二次反应118

4.2.9.1固定床反应器中的快速热解118

4.2.9.2夹带流反应器或吊管反应器中的快速热解120

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121

4.2.10吊管反应器和流化床反应器中快速热解的其他研究123

4.3通过褐煤的闪热解制备化学药品123

4.3.1以增加液体产量为目标的褐煤的闪热解123

4.3.2新的热解方法127

4.3.2.1溶剂溶胀后煤的热解127

4.3.2.2在溶剂蒸气气流中煤的热解128

4.3.2.3溶剂煤胶浆的热解128

4.3.2.4溶剂溶解后煤的热解129

4.4 AAEM物质的挥发130

4.4.1一次热解中AAEM物质的挥发130

4.4.2半焦中（与碳基体键合的）AAEM物质的挥发133

4.4.3压力对AAEM物质挥发的影响137

4.4.4 AAEM物质的挥发对半焦气化过程的影响138

4.5煤热解反应的模型138

4.5.1煤的化学结构及大分子结构与煤的热解138

4.5.2单反应模型140

4.5.2.1微分法141

4.5.2.2积分法142

4.5.2.3热煤解分析的单反应模型的验证143

4.5.3定数的平行一级反应145

4.5.4分布的活化能模型（DAEM）146

4.5.4.1基本方程146

4.5.4.2从实验数据估算V／ V*与E关系的方法147

4.5.4.3估算f （E）和k0的方法148

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151

4.5.5以煤的结构为基础的热解模型152

4.5.5.1 FG-DVC模型154

4.5.5.2 FLASHCHAIN模型155

4.5.5.3 CPD模型157

4.5.5.4煤热解与Bethe格阵158

4.5.6动力学模型进展的总结162

4.6结语162

参考文献163

第五章 褐煤的气化和燃烧&Akita Tomita， Yasuo Ohtsuka常丽萍译169

5.1褐煤气化169

5.1.1引言169

5.1.2气化工艺和方法170

5.1.2.1气化过程170

5.1.2.2褐煤气化研究中的实验方法171

5.1.3挥发分和半焦气化173

5.1.3.1挥发分的二次反应174

5.1.3.2半焦气化177

5.1.4气化过程中有机物／碳和无机物的结构变化180

5.1.4.1有机物的特性和结构变化180

5.1.4.2无机物的释放和滞留182

5.1.5固有无机组分对半焦的催化气化183

5.1.6外加无机物对半焦的催化气化184

5.1.6.1碱金属和碱土金属化合物的催化184

5.1.6.2过渡金属化合物的催化187

5.2燃烧189

5.2.1引言189

5.2.2褐煤燃烧反应动力学191

5.2.2.1反应性191

5.2.2.2高温和高压下的反应性191

5.2.2.3模拟193

5.2.2.4着火195

5.2.2.5爆炸196

5.2.3矿物质和灰分197

5.2.3.1表征矿物质、灰分和炉渣的方法197

5.2.3.2矿物质和灰分的迁移变化199

5.2.3.3燃煤过程中存在的灰分问题201

5.2.3.4避免灰分引起的问题的措施202

5.2.3.5灰渣的利用202

5.2.4环境问题203

5.2.4.1硫氧化物203

5.2.4.2氮氧化物204

5.2.4.3微量元素206

5.2.5结论性评述209

参考文献209

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216

6.1维多利亚褐煤中的氮217

6.2含氮模型化合物的热解224

6.2.1含氮模型化合物的气相热解226

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227

6.3维多利亚褐煤中氮的反应机理229

6.3.1煤中氮向挥发分-N和半焦-N的转化230

6.3.2热裂解时挥发分-N的转化232

6.3.2.1挥发分-N生成的HCN、 HNCO和NH3232

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235

6.3.3半焦-N的热裂解转化238

6.3.3.1由半焦-N生成的HCN和NH3238

6.3.3.2由半焦-N生成N2241

6.3.3.3半焦中的含氮官能团245

6.3.4热解时HCN和NH3生成的进一步探讨247

6.3.5相关的实验技术及对煤中氮转化的影响252

6.4气化和燃烧过程中NOx的NOx前驱体生成机理253

6.4.1同O2的反应253

6.4.2同CO2的反应258

6.4.3同H2O和H2的反应260

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262

6.5.1维多利亚褐煤中的硫262

6.5.2热解、气化和燃烧过程中硫的转化265

参考文献267

第七章 利用褐煤的先进发电技术&Sankar Bhattacharga， Atsushi Tsutsumi余江龙，曾才译277

7.1简介277

7.2褐煤对先进发电技术的关键流程的影响277

7.2.1干燥278

7.2.1.1利用高温气体进行干燥278

7.2.1.2利用水蒸气干燥278

7.2.1.3非蒸发式干燥279

7.2.2气化279

7.2.3燃料气的燃烧280

7.2.4气体净化281

7.2.5半焦的燃烧281

7.2.6燃料电池中燃料气的电化学转化282

7.3先进发电技术282

7.3.1系统模拟和一般假设284

7.3.2循环流化床燃烧（CFBC）系统285

7.3.3集成气化联合循环（IGCC）系统286

7.3.4增压流化床燃烧系统288

7.3.5先进增压流化床燃烧系统（A-PFBC）289

7.3.6混合部分气化与常压CFBC （PG／CFBC）系统291

7.4不同工艺效率的对比291

7.4.1循环流化床燃烧系统的效率292

7.4.2整体煤气化联合循环（IGCC）系统效率293

7.4.2.1 IGCC与常压SFBD干燥结合的效率293

7.4.2.2 IGCC与增压SFBD干燥联合系统的效率293

7.4.2.3 IGCC与热气干燥联合系统的效率294

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295

7.4.3增压流化床燃烧（PFBC）系统的效率295

7.4.3.1煤的水分含量及干燥的影响295

7.4.3.2超临界蒸汽循环的使用295

7.4.4先进的增压流化床燃烧（A-PFBC）系统效率296

7.4.4.1半焦燃烧室中的过量空气296

7.4.4.2半焦产率296

7.4.4.3蒸汽系统的状态296

7.4.4.4原煤及干燥后煤的水分含量297

7.4.4.5对A-PFBC系统模拟的进一步讨论297

7.4.5混合部分气化与常压CFBC （PG／CFBC）系统的效率297

7.4.6不同技术效率总结298

7.4.7与采用高阶煤的类似技术的比较301

7.5热-化学回热与气化-燃料电池联合系统301

7.5.1热-化学回热的概念301

7.5.2系统的描述302

7.5.3过程模拟和主要假设303

7.6需要进一步研发的方面304

参考文献305

第八章 维多利亚褐煤的液化技术&Osamu Okuma， Kinya Sakanishi余江龙译307

8.1前言307

8.2褐煤液化过程中的基本反应308

8.2.1褐煤的结构与反应性308

8.2.2煤的溶解和解聚309

8.2.3褐煤液化过程中氢的传输309

8.2.4褐煤的催化液化310

8.3预处理对煤液化的影响311

8.3.1干燥对褐煤液化的影响311

8.3.2酸洗对褐煤液化的影响311

8.3.3热预处理对褐煤液化的影响312

8.3.4溶胀和植入312

8.4新型煤液化溶剂和催化剂的设计开发312

8.5褐煤液化工艺的设计与开发317

8.5.1维多利亚褐煤作为液化原料的特点317

8.5.2维多利亚褐煤液化工艺开发的理念317

8.5.2.1脱水（DW）单元319

8.5.2.2液化（PH）单元320

8.5.2.3液化工艺中的预热320

8.5.2.4液化（氢化）322

8.5.2.5氢气的消耗325

8.5.2.6煤液化的动力学模型326

8.5.3固液分离（除灰）327

8.5.3.1除灰溶剂的选择327

8.5.3.2除灰效率与除灰条件的影响329

8.5.4液化溶剂的氢化和液体产物的二次氢化331

8.6产物的评价及提质331

8.7维多利亚褐煤液化大型中试装置的开发与运行335

8.7.1煤液化工艺的开发335

8.7.2维多利亚褐煤液化工艺（BCL）发展的简单回顾336

8.7.3中试装置的设备及其运行336

8.7.4工艺性能（操作）338

8.7.4.1新型煤浆法脱水（DW）单元338

8.7.4.2一次氢化（PH）单元338

8.7.4.3除灰（DA）单元339

8.7.4.4二次氢化（SH）单元339

8.7.5油产品的质量339

8.7.6中试装置运行中的机械和材料问题（磨损与腐蚀）339

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341

8.8煤液化的现状和发展趋势343

8.8.1液化工艺的现状和未来的工业化推广343

8.8.2针对工业化的工艺过程的改进343

8.8.3 BCL工艺用于印尼低阶煤液化的可行性345

参考文献346