煤气化是煤高效利用技术之一,影响煤气化过程的关键因素之一就是气化介质。CO2和H2O是最常用的煤气化介质,煤焦与H2O或CO2的气化反应,国内外学者进行了大量的研究。近年来,随着煤气化技术的发展,煤在H2O/CO2共存气氛下的气化技术受到了普遍重视。然而,由于煤在H2O/CO2共同气氛下的气化过程并不表现为煤在单独H2O或CO2气氛条件下气化过程的简单叠加,H2O/CO2对煤焦的气化特性影响机理还有待进一步研究。本文首先选用典型烟煤作为实验样品,在立式固定床反应器上研究了不同CO2分压(浓度)、不同停留时间等条件对煤焦气化焦产率的影响,并利用拉曼光谱分析对制得的煤焦化学结构进行了系统表征;同时利用热重分析仪,在等温条件下对不同煤焦反应性进行了测量和分析。实验结果表明不同分压(浓度)CO2对煤焦气化特性有明显影响,CO2分压(浓度)越高,煤焦产率越低;在相同CO2分压(浓度)条件下,随着停留时间增加,煤焦产率也会明显降低;同时,不同CO2分压(浓度)也会对气化形成的煤焦化学结构产生显著影响,随着CO2分压(浓度)由0%增大至70%时,煤焦结构缩聚程度增加;而当CO2分压(浓度)增大进一步增大至100%时,煤焦结构中的小环/大环比例又有一定程度上升。煤焦表现出的反应性规律与其气化过程中形成的化学结构特征变化规律基本一致。接着,本文进一步研究了不同H2O分压(浓度),不同停留时间对煤焦气化特性的影响。实验结果表明,当前实验条件下,煤焦与H2O的气化反应速率明显高于煤焦与CO2的气化反应速率;H2O分压(浓度)越高,煤焦产率越低;在相同H2O分压(浓度)条件下,随着停留时间的增加,煤焦产率会明显降低。气化过程中,随着H2O分压(浓度)由0%增大至30%时,煤焦中更多的小环结构被消耗和/或者转变为稳定的大环结构,煤焦的缩聚程度更加剧烈;而当H2O分压(浓度)增大进一步增大至100%时,煤焦结构中的小环/大环比例又有一定程度上升。H2O气化焦表现出反应性普遍比相同条件下CO2气化低,并且其反应性变化规律与其化学结构特征变化规律也是基本一致。最后,本文在不同的CO2/H2O比例,不同停留时间等条件下研究了CO2/H2O共同作用对煤焦气化特性的影响。实验结果表明,CO2与H2O共同存在时,CO2和H2O与煤焦气化反应过程存在着相互影响,煤焦在H2O/CO2共同气氛下的气化过程并不表现为煤在单独H2O或CO2气氛条件下气化过程的简单叠加;在相同的煤焦转化率时,H2O/CO2共气氛条件下煤焦化学结构的缩聚程度没有单独H2O气氛条件下明显,但比单独CO2气氛条件下剧烈。CO2/H2O共气化焦的反应性介于H2O气化焦与CO2气化焦之间。CO2/H2O共气化焦的反应性受煤焦化学结构的影响显著,煤焦表现出的反应性与其化学结构特征变化规律基本一致。