循环流化床过程
循环流化床工作原理及过程
循环流化床工作原理及过程嘿，咱今儿来唠唠循环流化床这玩意儿的工作原理和过程哈。
你就想啊，这循环流化床就像是一个特别能折腾的“大力士”。
它里面有燃料，就好比是大力士要吃的饭，给它提供能量。
然后呢，空气就像是大力士呼吸的氧气，呼呼地往里面吹。
燃料被送进这个神奇的“大力士”肚子里后，空气使劲一吹，燃料就像被施了魔法一样，在里面欢快地蹦跶起来啦！这蹦跶可不得了，就跟那热热闹闹的舞会似的。
燃料颗粒们你撞我我撞你，在流化床里上上下下，到处翻滚。
这还不算完呢！这些燃料颗粒啊，被空气这么一闹腾，就开始燃烧啦！燃烧产生的热量那可太重要了，能让好多事情变得可能。
就好像大力士充满了力量，能去干很多大事儿。
在这个过程中，还有个特别有趣的事儿。
那些燃烧后的灰渣啊，就跟调皮的小孩子一样，也不想老老实实地待着。
它们会被气流带着，一路向上冲。
但别担心，它们可跑不远，因为有专门的装置会把它们给捉回来，让它们继续在这个热闹的流化床里玩耍。
你说这循环流化床厉不厉害？它就这么不停地工作着，把燃料的能量给充分利用起来，为我们提供各种需要的东西。
而且啊，它就像是一个不知疲倦的小能手，一直兢兢业业地干活。
不管是白天还是黑夜，它都在那里努力工作着。
咱再想想，要是没有循环流化床，那得少多少便利呀！好多工厂可能都没法正常运转啦，我们的生活也会受到影响呢。
所以说呀，这循环流化床可真是个大宝贝！它虽然不声不响的，但却在默默地为我们的生活做出巨大的贡献呢。
总之呢，循环流化床就是这么神奇又重要的一个东西，咱可真得好好珍惜它、利用好它，让它为我们创造更多的美好呀！。
循环流化床原理及运行
循环流化床原理及运行循环流化床主要由床体、循环器、气固分离器、换热器以及气体和固体的供给与排出系统等组成。
其工作原理是将气体和粗颗粒固体以较高的速度由床体底部引入，通过气固的强烈的接触，将反应所需的物质传递至固体表面，然后通过气体与粗颗粒固体的分离器将固体从气体中分离出来，然后再将固体颗粒经过循环器回流至床底，形成循环。
在循环流化床中，床体内的固体颗粒会被流化空气携带起来，在床体内形成一种类似于流体的状态。
床体中的气体通过气体分布板均匀地从底部引入，在床内形成均匀的气流。
当气体通过床体时，由于流体动力学的特性，固体颗粒被悬浮在气体中，形成浮动着的连续相。
在这种状态下，气体与颗粒之间的传质和传热效率大大提高，从而增加了反应的速率和效率。
循环流化床的运行过程可以分为固体颗粒的循环和气体的循环两个主要步骤。
在固体颗粒的循环过程中，气体通过固体颗粒床体将颗粒携带起来，并从循环器中回流至床底。
循环器中的固体颗粒经过多级分离装置的分离后，被分为两部分，一部分再次回流到床底，一部分从床体上部排出。
这样不断循环地将固体颗粒带到床体中，使床体保持一定的固体浓度。
在气体的循环过程中，气体从床体底部引入床体，通过床体上升，经过一定的高度后，在床上部进入气固分离器。
在气固分离器中，气体与固体颗粒进行分离，固体颗粒沉降至底部，而气体则从顶部排出。
排出的气体可根据需要进行再利用或者进行后续处理。
循环流化床具有很好的传质和传热性能，能够有效地控制反应的温度和反应速率。
由于固体颗粒的循环，床内固体颗粒的平均停留时间较短，减少了固体颗粒的积聚和结焦现象，延长了固体颗粒的寿命。
此外，循环流化床还具有较好的反应均匀性和操作灵活性，可广泛应用于化工、冶金、环保等领域。
总之，循环流化床通过将气体和固体颗粒进行高速流化，形成浮动着的连续相，以此来完成气体固体反应。
其原理是通过气体与固体颗粒之间的强烈接触和传质传热效果，实现反应的高效率和高速率。
循环流化床锅炉结构及工作原理介绍(2.2M)
安徽海螺川崎工程有限公司循环流化床锅炉结构及工作原理介绍工程部二零一三年八月二十四日安徽海螺川崎工程有限公司循环流化床锅炉结构及工作原理介绍一前言二循环流化床锅炉的结构三循环流化床锅炉的工作原理四循环流化床锅炉的特点五自备电站项目设计注意事项安徽海螺川崎工程有限公司一、前言循环流化床燃烧技术是二十世纪七十年代末发展起来的高效低污染清洁煤燃烧技术。
循环流化床锅炉具有燃料适应性广、添加石灰石在炉内低成本脱硫、低温燃烧和分级送风有效降低氮的氧化物生成、低温燃烧形成的灰渣便于综合利用的优点，几十年来得到迅速发展。
安徽海螺川崎工程有限公司二、循环流化床锅炉的结构循环流化床锅炉大致可分成两个部分。
第一部分由炉膛（流化床燃烧室）、气固体分离设备（分离器）、固体物料再循环设备（回料器）等构成，上述形成一个固体物料循环回路；第二部分则为尾部对流烟道，布置有过热器/再热器、省煤器、空气预热器等，与常规煤粉炉相近。
安徽海螺川崎工程有限公司循环流化床锅炉的基本结构安徽海螺川崎工程有限公司典型循环流化床锅炉结构如上图所示，其基本流程为：燃烧所需要的一次风和二次风分别由炉膛的底部和侧墙送入，燃料的燃烧主要在炉膛中完成。
煤和脱硫剂送入炉膛后，迅速被大量惰性高温物料包围，着火燃烧，同时进行脱硫反应，并在上升烟气流的作用下向炉膛上部运动，对水冷壁和炉内布置的其他受热面放热。
粗大粒子进入悬浮区域后在重力及外力作用下偏离主气流，从而贴壁下流。
安徽海螺川崎工程有限公司气固混合物离开炉膛后进入高温旋风分离器，炉膛出口水平烟道内装有多级烟灰分离器，分离出的高温灰落入灰斗，由气流带出炉膛的大量固体颗粒（煤粒、脱硫剂）被分离和收集，通过返料装置（回料器）送入炉膛，进行循环燃烧。
未被分离出来的细粒子随烟气进入尾部烟道，以加热过热器、省煤器和空气预热器，经除尘器排至大气。
飞灰通过分离器经尾部烟道受热面进入除尘器经灰沟冲到沉灰池，床体下部已燃尽的灰渣定期排放。
循环流化床烟气脱硫工艺设计 资料
1、前言循环流化床燃烧是指炉膛内高速气流与所携带的稠密悬浮颗粒充分接触，同时大量高温颗粒从烟气中分离后重新送回炉膛的燃烧过程。
循环流化床锅炉的脱硫是一种炉内燃烧脱硫工艺，以石灰石为脱硫吸收剂，与石油焦中的硫份反应生成硫酸钙，达到脱硫的目的。
较低的炉床温度（850°C〜900°C）,燃料适应性强，特别适合较高含硫燃料，脱硫率可达80%〜95%，使清洁燃烧成为可能。
2、循环流化床内燃烧过程石油焦颗粒在循环流化床的燃烧是流化床锅炉内所发生的最基本而又最为重要的过程。
当焦粒进入循环流化床后，一般会发生如下过程：①颗粒在高温床料内加热并干燥；②热解及挥发份燃烧；③颗粒膨胀及一级破碎；④焦粒燃烧伴随二级破碎和磨损。
符合一定粒径要求的焦粒在循环流化床锅炉内受流体动力作用，被存留在炉膛内重复循环的850C〜900C的高温床料强烈掺混和加热，然后发生燃烧。
受一次风的流化作用，炉内床料随之流化，并充斥于整个炉膛空间。
床料密度沿床高呈梯度分布，上部为稀相区，下部为密相区，中间为过渡区。
上部稀相区内的颗粒在炉膛出口，被烟气携带进入旋风分离器，较大颗粒的物料被分离下来，经回料腿及J阀重新回入炉膛继续循环燃烧，此谓外循环；细颗粒的物料随烟气离开旋风分离器，经尾部烟道换热吸受热量后，进入电除尘器除尘，然后排入烟囱，尘灰称为飞灰。
炉膛内中心区物料受一次风的流化携带，气固两相向上流动；密相区内的物料颗粒在气流作用下，沿炉膛四壁呈环形分布，并沿壁面向下流动，上升区与下降区之间存在着强烈的固体粒子横向迁移和波动卷吸，形成了循环率很高的内循环。
物料内、外循环系统增加了燃料颗粒在炉膛内的停留时间，使燃料可以反复燃烧，直至燃尽。
循环流化床锅炉内的物料参与了外循环和内循环两种循环运动，整个燃烧过程和脱硫过程就是在这两种形式的循环运动的动态过程中逐步完成的。
3、循环流化床内脱硫机理循环流化床锅炉脱硫是一种炉内燃烧脱硫工艺，以石灰石为脱硫吸收剂，石油焦和石灰石自锅炉燃烧室下部送入，一次风从布风板下部送入，二次风从燃烧室中部送入。
循环流化床工艺流程
循环流化床工艺流程1.循环流化床是一种高效的化工工艺。
Circulating fluidized bed is an efficient chemical engineering process.2.在循环流化床中，固体颗粒被气体流体化，并保持循环循环。
In a circulating fluidized bed, solid particles are fluidized by gas and circulated continuously.3.颗粒床通过加热和冷却循环以吸收和释放热量。
The particle bed cycles through heating and cooling to absorb and release heat.4.这种工艺可用于燃烧、气化、干燥和其他化工过程。
This process can be used for combustion, gasification, drying, and other chemical processes.5.循环流化床工艺在环保和能源利用方面具有很大潜力。
Circulating fluidized bed process has great potential in environmental protection and energy utilization.6.循环流化床可以在较低温度下进行燃烧，减少氮氧化物的生成。
Circulating fluidized bed can combust at lower temperature, reducing the formation of nitrogen oxides.7.因为颗粒床是循环流动的，所以传热效率很高。
Because the particle bed circulates, the heat transfer efficiency is very high.8.对于高含湿物料的干燥来说，循环流化床可以更有效地进行。
循环流化床锅炉的系统流程
循环流化床锅炉的系统流程一、.概述锅炉采用单锅筒横置式，单炉膛自然循环，全悬吊结构，全钢架“∩”布置。
运转层标高8.5m，炉膛采用膜式水冷壁，锅炉中部是汽冷旋风分离器，尾部竖井烟道布置了多组蛇形管受热面和锅炉包覆管受热面及一、二次风空气预热器。
在燃烧系统中，给煤机将煤送入落煤管进入炉膛，锅炉燃烧所需空气分别由一、二风机提供。
一次风机送出的空气经一次风空气预热器预热后由左右两侧风道引入炉下左右水冷风室，通过水冷布风板上的风帽进入燃烧室。
二次风机送出的风经二次风空气预热器预热后，通过分布在炉膛前后墙上的二次风咀进入炉膛，补充空气，加强扰动与混合。
燃料和空气在炉膛内流化状态下掺混燃烧，并与受热面进行热交换。
炉膛内的烟气（携带大量未燃尽碳颗粒）在炉膛上部进一步燃烧放热。
离开炉膛并夹带大量物料的烟气经蜗壳式汽冷旋风分离器之后，绝大部分物料被分离出来，经返料器返回炉膛，实现循环燃烧。
分离后的烟气经转向室、高温过热器、低温过热器、省煤器、一、二次风空气预热器由尾部烟道排出。
二、锅炉结构1、炉膛水冷壁系统炉膛由膜式水冷壁组成，保证了炉膛的严密性。
炉膛横截面为4511×9082mm，炉顶水冷标高36152.5mm（水冷中心线标高），膜式水冷壁由Φ60×6锅炉管和6×20.5mm扁钢焊制而成，管节距为80.5mm；在炉膛的左右中心线处靠近前部水冷壁设置水冷屏，炉膛水冷壁（屏）通过水冷上集箱（包括水冷屏上集箱）由吊杆悬挂于钢架顶部的框架上。
水冷壁集箱采用Φ273×35锅炉管。
水冷壁下部焊有销钉用以固定高强度耐高温防磨耐火材料。
保证该区域水冷壁安全可靠地工作。
水冷壁向下弯制构成水冷风室，水冷布风板。
水冷壁上设置测量孔、检修孔、观察孔等。
水冷壁上的最低点设置放水排污阀。
膜式水冷壁外侧设置数层刚性梁，保证了整个炉膛有足够的刚性。
在锅炉炉膛外侧布置止晃装置。
由4根Φ325×25、1根Φ219×20的集中下降管和28根下降支管，及32根汽水引出管组成5个回路的水冷循环系统。
循环流化床锅炉的原理及结构
循环流化床锅炉的原理及结构循环流化床锅炉是在炉膛里把燃料控制在特殊的流化状态下燃烧产生蒸汽的设备。
循环流化床锅炉工作原理及特点：固体粒子经与气体或液体接触而转变为类似流体状态的过程，称为流化过程。
流化过程用于燃料燃烧，即为流化燃烧，其锅炉称为流化床锅炉。
循环流化床锅炉是在鼓泡流化床锅炉技术的基础上发展起来的新炉型，循环流化床锅炉炉内流化风速较高（一般为4～8m/s），在炉膛出口加装了气固物料分离器。
被烟气携带排出炉膛的细小固体颗粒，经分离器分离后，再送回炉内循环燃烧。
循环流化床锅炉可分为两个部分：第一部分由炉膛（快速流化床）、气固物料分离器、固体物料再循环设备等组成，上述部件形成了一个固体物料循环回路。
第二部分为对流烟道，布置有过热器、省煤器和空气预热器等，与其它常规锅炉相近。
循环流化床锅炉燃烧所需的一次风和二次风分别从炉膛的底部和侧墙送入，燃料的燃烧主要在炉膛中完成，炉膛四周布置有水冷壁用于吸收燃烧所产生的部分热量。
炉膛内燃烧所产生的大量烟气携带物料经分离器入口加速段加速进入分离器，将烟气和物料。
物料经料斗、料腿、返料阀再返回炉膛；烟气自中心筒进入分离器出口区，流经转向室、进入尾部烟道。
锅炉给水经省煤器加热后进入汽包，汽包内的饱和水经集中下降管、分配管进入水冷壁下集箱，加热蒸发后流入上集箱，然后进入汽包；饱和蒸汽流经顶棚管、后包墙管、进入低温过热器，由低过加热后进入减温器调节汽温，然后经高过将蒸汽加热到额定蒸汽温度，进入汇汽集箱至主气管道。
循环流化床锅炉燃烧的基本特点：(1)低温的动力控制燃烧循环流化床燃烧是一种在炉内使高速运动的烟气与其所携带的湍流扰动极强的固体颗粒密切接触，并具有大量颗粒返混的流态化燃烧反应过程；同时，在炉外将绝大部分高温的固体颗粒捕集，并将它们送回炉内再次参与燃烧过程,反复循环地组织燃烧。
炉膛温度一般控制在850-950℃之间，（850℃左右为最佳脱硫温度）低于一般煤的灰熔点。
循环流化床锅炉的工作原理及锅炉特点【最新版】
循环流化床锅炉的工作原理及锅炉特点一、循环流化床燃煤锅炉炉内工作原理循环流化床燃煤锅炉基于循环流态化的原理组织煤的燃烧过程，以携带燃料的大量高温固体颗粒物料的循环燃烧为主要特征。
固体颗粒充满整个炉膛，处于悬浮并强烈掺混的燃烧方式。
但与常规煤粉炉中发生的单纯悬浮燃烧过程相比，颞粒在循环流化床燃烧室内的浓度远大于煤粉炉，并且存在显著的揪粒成闭和床料的颗粒间混，颗粒与气体间的相对速度大，这一点显然与基于气力输送方式的煤粉悬浮燃烧过程完全不同。
循环流化床锅炉的燃烧与烟风流程示意见图6-1。
预热后的一次风(流化风)经风室由炉膛底部穿过布风板送入，使炉膛内的物料处于快速流化状态，燃料在充满整个炉膛的惰件床料中燃烧。
较细小的颗粒被气流夹带飞出炉膛，并由K灰分离装置分离收粜，通过分离器下的回料管与飞灰回送器(返料器)送W炉膛循坏燃烧;燃料在燃烧系统内完成燃烧和卨温烟气向X质的部分热M 传递过程。
烟气和未被分离器捕集的细颗粒排入图s-i拥环流化床锅炉炉内燃烧与烟风系统尾部烟逬，继续受热曲•进行对流换热，最后排出锅炉。
在这种燃烧方式下，燃烧室密相区的湿度水T受到燃煤过秆中的高温结液、低温结焦和最佳脱硫温度的限制，一般维持在850℃左右，这一温度范围也恰与垃圾脱硫温度吻合。
由于循环流化床锅炉较煤粉炉炉膛的温度水平低的特点，带来低污染物排放和避免燃煤过程中结渣等问题的优越性。
二、循环流化床锅炉的工作过程图6-2为典型电站用循环流化床锅炉的工作系统，其基本工作过程如下:煤由煤场经抓斗和运煤皮带等传输设备被送入煤仓，然后由煤仓进入破碎机被破碎成粒径小于10mm 的煤粒后送入炉膛。
与此同时，用于燃烧脱硫的脱硫剂石灰石也由石灰石仓送入炉膛，参与煤粒燃烧反应。
此后，随烟气流出炉膛的大量颗粒在旋风分离器中与烟气分离。
分离出来的颗粒可以直接回到炉膛，也可经外置式换热器办进入炉膛参与燃烧过程。
由旋风分离器分离出来的烟气则被引入锅炉尾部烟道，对布置在尾部烟道中的过热器、省煤器和空气预热器中的工质进行加热，从空气预热器出口流出的烟气经布袋除尘器除尘后，由引风机排入烟囱，排向大气。
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上海市石油学会论文集循环流化床过程的流程模拟．８７．２．过程的描述¨’下图描述了ＦｏｓｔｅｒＷｈｅｅｌｅｒ循环流化床的过程。
１．炉臆２．下降腿３．气包４．烟道５．包覆过热器６．Ｉ级蒸汽过热器７．ＩＩ级熹汽过热器Ｂ．ＩＩＩ级蒸汽过热器ｌ９．省煤器１０．一次风换热器１２．一次风换热器１３．电除尘１４引风机１５．烟囱锅炉内包括了炉膛，旋风分离器，同体颗粒再循环装置：Ｊ形｜１３《Ｊ，汽包，置入旋风内的包覆过热器，二个蒸汽再热器，省煤器，一次风雨Ｉ二次风预热器。
炉膛的燃烧室由水冷壁环绕。
炉膛的卜部导入燃料、／ｆｉ灰彳ｉ雨Ｉ循环灰。
底部分布多个燃气或者油的喷嘴，用丁．开车和灰的排出。
人部分的燃烧过程发生在燃烧室的卜．部，对水冷艟的辐射和对流传热主要发生在燃烧室的上部。
由一次风预热器加热的一次风从卜＾部吹入，起主要的流化作用，二次风由燃烧室的中部导入，以补充进一步燃烧需要的氧气。
汽包顶部引出的蒸汽通过置入旋风内的包覆过热器过热，加入减温水，依次通过置入烟道里的第一过热器，置入炉膛内的第二过热器，再加入减温水，以控制蒸汽的过热温度，最后置入烟道内的第：二过热器，产生５４０。
Ｃ过热蒸汽，驱动透平发电。
燃料煤，焦和石灰石被磨碎机磨成很小的颗粒，送入炉膛的卜．部后，由卜部的流化空气吹入旋风分离器。
９９％以上的颗粒被旋风分离，落入Ｊ阀中，由丁．高压风（ＡＩＲ３）的松动作用，Ｊ阀中的灰循环回ＣＦＢ炉，循环灰一般为进料固体量的的１０．２０倍。
带有少量粉尘的烟气离开旋风分离器，依次将其８０００Ｃ左右的余热传给蒸汽、锅炉给水、一次风和二次风，由电除尘除灰后，被引风机导入烟囱。
炉渣由炉卜．部排出，经风冷后排出。
｝：坶币钿徊字会论义果循环流化床过程的流程模拟－８９－Ｃ。
Ｃ０４、Ｃ。
Ｏ蒸汽和纯水的物性采用ＡＳＰＥＮＰＬＵＳ物性库中ＳＹＳＯＰｌ２物性集（严格的水的物性表格），以蒸汽和水的热负荷要求为基准，计算所需要的减温减压水量、烟气组成和温度分布，和ＦｏｓｔｅｒＷｈｅｅｌｅｒ提供的没计数据比较。
４１由于流量小，Ｊ阀中用于松动灰层的高压风不参加循环灰的热平衡计算。
４．循环流化床的ＡＳＰＥＮＰＬＵＳ模拟盯１对上述流程ＡＳＰＥＮＰＣｕｓ模拟的框图如图２所示。
图２循环流化床ＡＳＰＥＮ模拟框图我们ＪＩｊ卜列模块米模拟ＣＦＢ炉的反应过程：图３循环流化床ＡＳＰＥＮ模块图在ＡＳＰＥＮ模拟模块图中上一行是模块名，带括号卜．面一行是ＡＳＰＥＮ单元操作的算法名。
模块之间由物流联系起米。
物流是单元操作之间的信息流，包括组成、温度、压力、流量和热力学状态参数等。
循环流化床过程的流程模拟作者：赵伟杰， 许正宇， 王渊作者单位：赵伟杰,王渊(中国石化上海石油化工股份有限公司热点总厂,上海,200540)， 许正宇(中国化工信息中心华康达公司,北京,100029)1.学位论文刘晓峰以循环灰为热载体的垃圾热解焚烧技术研究2007垃圾焚烧能够最大限度的减小垃圾的重量和体积，无害化也更为彻底，但是垃圾焚烧过程存在高温腐蚀、重金属污染和二恶英污染等二次污染问题，这些问题的产生已经限制了我国固体废弃物处理及能源化的进程。
氯的去除是解决垃圾焚烧过程二次污染问题的关键，以循环灰为热载体的垃圾热解焚烧工艺基于分级转化的思路，垃圾先经过热解过程，使其中的氯释放出来，热解气经过净化处理后引入循环流化床燃烧。
垃圾热解的热源来自循环流化床的循环物料，热解剩余物送入循环流化床燃烧，充分发挥循环流化床能够高效燃烧劣质燃料的特点，燃烧热产生蒸汽发电。
本文以生活垃圾中典型组分生物质和PVC作为研究对象，利用综合热分析仪对其热解特性进行了实验研究，在实验的基础上采用分布式活化能理论进一步分析了其热解动力学特性，得到了活化能分布函数，并对不同生物质的活化能分布进行了比较。
采用Doyle积分法研究了PVC的热解动力学。
在实验得到生物质和PVC热解动力学参数的基础上，综合传热和化学反应动力学等知识对生物质和PVC在热载体流化床热解进行了数值计算，得到了颗粒内部的温度分布随时间的变化规律，分析了热载体粒径、流化速度、生物质颗粒粒径、流化床床温以及热解热效应对热解随时间变化的影响。
深入了解生物质和PVC在热载体流化床热解规律对于热载体流化床热解反应器的设计具有指导意义。
本文基于Aspen Plus进行了垃圾焚烧热力学平衡分析，计算不同温度、过量空气系数下氯在产物中的平衡分布，同时分析了添加钙基吸收剂对于氯平衡组成的影响，研究了钙基吸收剂的脱氯效果。
在了解垃圾焚烧氯释放规律的基础上进行了日处理250吨垃圾热解焚烧电站的流程模拟，得到热解和焚烧过程的物料平衡和能量平衡；同时将垃圾热解焚烧与常规焚烧进行对比，分析两者在技术和环保特性方面的差别。
2.期刊论文颜湘华.朱廷钰.王威.何京东.Yan Xianghua.Zhu Tingyu.Wang Wei.He dingdong基于Aspen Plus软件的循环流化床烟气脱硫模型-计算机与应用化学2009,26(7)本文研究和模拟循环流化床烟气脱硫的流程和模型.以微元分析SO2的传质为基础,建立循环流化床烟气脱硫的数学模型,模型用双膜理论分析脱硫反应对SO2传质过程的增强影响,并采用惯性碰撞理论解释浆滴的形成过程.借助Aspen Plus过程模拟平台,用FORTRAN语言编写基于该模型的用户单元模块,模拟循环流化床烟气脱硫工艺,分析Ca/S、增湿水量、塔内颗粒物浓度、水滴粒径等参数对脱硫的影响,模拟计算结果和实验数据的对比显示模型能如实反映实际的趋势.本文为应用循环流化床烟气脱硫技术提供参考.3.学位论文庞克亮天然焦的热解及催化气化反应特性研究2007天然焦是采煤过程的副产品，广义上说仍然属于高变质程度的一类煤，是煤层受岩浆侵入，快速热解、干馏而成的固体可燃矿物，因与人工焦炭相似而得名，其热值大都在18～30 MJ·kg<'-1>之间。
煤层中，天然焦在竖向或横向上与煤共存，如不及时规划开采，在煤矿开采过程中往往受眼前利益驱使而被丢弃在采空区，致使日后难以回收利用，造成资源的严重浪费。
我国天然焦储量丰富，至1999年底全国已发现天然焦储量为16.27亿吨，将天然焦用于发电，可缓解能源紧张。
截至目前为止，有关天然焦的分子排列、热解过程、热重分析仪的CO<,2>气化反应及催化气化反应、流化床—H<,2>O催化气化方面的研究，国内外均未见报道。
基于此，本文对徐州沛城煤矿天然焦进行物理特性分析，在热重分析仪上研究沛城煤矿天然焦的热解、气化特性，并在自行建造的流化床装置上对天然焦-H<,2>O进行催化气化试验研究。
利用扫描电子显微镜对沛城煤矿天然焦和韩桥烟煤进行观察，镜下结果显示，沛城煤矿天然焦具有比韩桥烟煤更发达的孔隙结构。
X射线衍射结果显示，沛城煤矿天然焦微晶的平行定向程度高于韩桥烟煤，但是表征晶体三维结构的101衍射峰并未出现。
对天然焦热解过程的热重分析结果表明，与煤的热解过程不同，天然焦的热解过程没有半焦形成阶段，只包括了2个不同的脱气阶段。
随升温速率的提高，TG曲线向高温区偏移，升温速率对天然焦挥发分的析出量几乎没有影响；热解终温对试样挥发分析出量的影响较为明显，高温时，试样颗粒显微镜下呈现出丰富的微孔结构，有利于挥发分的析出和还原活性的提高；颗粒粒度的减小有利于挥发分的析出；低于某特定温度，热解压力的影响较弱，当温度继续升高，压力的影响逐渐明显。
采用Coats-Redrern积分法对天然焦的热解过程进行了动力学分析，沛城煤矿天然焦热解反应级数n=0.5；随升温速率的提高，反应活化能略有增加；随着试样颗粒粒度的减少，反应活化能降低：增加操作压力，热解活化能随之增大，但增长幅度趋缓。
在TGA92型热重分析仪上研究沛城煤矿天然焦-CO<,2>气化反应特性，结果表明：沛城煤矿天然焦与原煤的气化特性比较接近，略高于原煤；气化温度对气化反应影响显著；随着气化反应操作压力的增加，气化反应速率增加，天然焦试样碳转化率增加，但是，试样碳转化率的增加并不是成线性的，在较高操作压力下，压力对天然焦-CO<,2>气化反应的影响较弱；浸渍了钾、钙、铁和镍基单种催化剂的天然焦样品气化反应速率增加得较快；催化剂的添加方法对煤焦的气化反应影响显著，浸渍法好于干混法；干混法添加混合催化剂对天然焦试样气化反应的催化效果较好。
在沛城矿天然焦气化过程中，采用干混法添加混合催化剂是一种易于操作且催化效果明显的方法。
催化效果最佳的混合催化剂中各单种金属原子比例为：Fe/Ni/其它=35/55/10，催化剂金属原子含量为沛城天然焦试样质量的4％左右时，催化效果最佳。
文章中对天然焦—CO<,2>气化反应机理进行了论述。
未反应收缩核模型能够很好地描述沛城矿天然焦的气化过程，沛城矿天然焦气化反应活化能高于韩桥烟煤，是烟煤的1.2倍。
沛城煤矿天然焦—H<,2>O气化反应ASPEN PLUS模拟结果与试验结果显示，气化反应温度是影响气化反应的主要因素。
随着气化反应温度的升高，煤气组分中H<,2>、CO<,2>含量下降、CO含量增加，煤气产量、碳转化率迅速增加，可燃组分含量增加，煤气热值、小时产气热值增加。
氧气流量是影响气化反应的另一主要因素。
在气化反应温度900℃、天然焦试样添加量为0.2 kg·h<'-1>、水蒸气流量为1.05kg·h<'-1>工况下，调整气化介质量氧气流量，其变化范围为从0～0.4L·min<'-1>。
随着氧气流量的增加，气化反应速率增加，产气量、碳转化率增加，但产气量的增幅速率不同。
在氧气流量低于0.2L·min<'-1>时，产气量增幅较大，随着氧气量的进一步增加，产气量的增幅变得缓慢；随着氧气流量的增加，煤气组分中H<,2>、CO、CH<,4>的含量降低，CO<,2>含量增加，且增加的较明显；随着流化介质中氧气流量的增加，可燃组分含量、煤气热值降低；在氧气流量低于0.2L·min<'-1>时，随着流化介质中氧气流量的增加，小时产气热值增加，而在氧气流量超过0.2L·ain<'-1>时，小时产气热值模拟数值增加缓慢，试验数值出现下降趋势。
在不同的反应工况下，ASPEN PLUS模拟数值与试验数值相近，且变化趋势相同。
应用ASPEN PLUS模拟软件模拟天然焦-H<,2>O气化反应过程对系统设计与优化具有重要意义。