[发明专利]一种CO2富集高压环境下的煤炭急速加热气化燃烧的方法

权利要求书

1.一种CO₂富集高压环境下的煤炭急速加热气化燃烧的方法，其特征在于包括以下步骤：

Ⅰ、煤样的采集与制备

选取目标煤层的煤样进行采集，并将煤样放入真空室内进行干燥、粉碎，制成所需的不同煤样，进行编号；

Ⅱ、进行激光加热、确定初始升温速率

采用CO₂激光发生器对气化反应釜进行快速加热，使之在很短的时间内就达到目标温度；

Ⅲ、控制反应釜内的气体环境

在反应釜内构筑CO₂/O₂的富集环境，并通过调节CO₂的流量大小来控制氧气的浓度，设置CO₂气体压力为0.1～2MPa；在实验中，先将样品放入反应釜底部的陶瓷杯中，用CO₂激光束对完全封闭的反应釜中的煤样进行加热；

Ⅳ、监测在CO₂富集环境中通过急速加热煤样所产生的气体

在不同O₂浓度的CO₂富集环境下进行急速加热实验期间，使用气泵将生成的混合气由过滤器过滤后输送到气体监测器中，每隔1秒测量一次CO₂/O₂混合气中和循环生成气中的CH₄以及CO的气体浓度；

所述CO₂富集环境是指CO₂的浓度为80%以上。

2.根据权利要求1所述的CO₂富集高压环境下的煤炭急速加热气化燃烧的方法，其特征在于：所述CO₂激光发生器的激光束直径为2mm，激光功率设置为1~10 W，煤样加热的温度范围为100~1000°C。

3.根据权利要求2所述的CO₂富集高压环境下的煤炭急速加热气化燃烧的方法，其特征在于：当激光功率为10W时，初始升温速率为200℃·s^-1；对煤颗粒进行持续两分钟的加热，在这2min内，CO的产量急剧上升，而在2min之后，CO的产量逐渐减少。

4.根据权利要求1所述的CO₂富集高压环境下的煤炭急速加热气化燃烧的方法，其特征在于：反应釜的升温速率高，在5s内迅速升温至1000℃~1500℃，使煤能急速氧化燃烧。

5.根据权利要求1所述的CO₂富集高压环境下的煤炭急速加热气化燃烧的方法，其特征在于：所选用的混合气中99.99%CO₂或N₂气体分压最大值为2.0MPa，通过调节CO₂的注入量控制反应釜内的氧气浓度为1%~20.8%。

6.根据权利要求1所述的CO₂富集高压环境下的煤炭急速加热气化燃烧的方法，其特征在于：CO₂激光束的辐射热流是在急速加热过程中通过改变仪器功率所获得，CO₂激光束选用的最高升温速率为200℃/s。

7.根据权利要求1所述的CO₂富集高压环境下的煤炭急速加热气化燃烧的方法，其特征在于：所述CO₂激光发生器的激光功率为10 W，开启 2min后，O₂浓度为1.3%时，合成气中CO的量为18.44 ml，CH₄ 的量为0.52ml，H₂ 的量为1.71ml，煤炭的转化量为6.8mg；

CO₂激光发生器的激光功率为10 W，开启 2min后，O₂浓度为3.3%时，合成气中CO的量为17.04 ml，CH₄ 的量为0.35ml，H₂ 的量为1.45ml，煤炭的转化量为8.5 mg。