西部弱還原性煤在N-,2-氣氛中的熱轉(zhuǎn)化特性研究.pdf

1、煤的熱加工是當(dāng)前煤炭利用中最重要的工藝之一，煤炭無論是進(jìn)行燃燒，還是氣化、液化、干餾，煤的熱解都是這些過程的初始和伴隨反應(yīng)，因此熱解是煤熱加工過程的最基礎(chǔ)過程。對煤熱解反應(yīng)過程中的產(chǎn)物分配、氣體組成及其變化規(guī)律的研究具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。本文在流化床/固定床和固定床兩種反應(yīng)器中，N<,2>氣氛和200-600℃的條件下，考察了神東、寧夏靈武和新疆哈密三種西部弱還原性煤和一種具有強(qiáng)還原性的PS煤熱解過程中有效組分的轉(zhuǎn)化特征，本文主

2、要包括以下幾方面內(nèi)容： 1．對四種煤樣在不同熱解條件下熱解生成氣體的逸出規(guī)律、組成和性質(zhì)的研究，得到了不同溫度條件下煤熱解產(chǎn)物中含C、H、O產(chǎn)物的分布及其變化規(guī)律。 四種原煤熱解氣體的釋放隨溫度變化規(guī)律具有相似性。H<,2>約在450℃開始逸出，溫度繼續(xù)升高時(shí)，其釋放量迅速增加。CO和CO<,2>的生成主要來源于煤中含氧官能團(tuán)的斷裂，由于各種官能團(tuán)裂解所需的溫度不同，導(dǎo)致了CO和CO<,2>隨溫度變化規(guī)律明顯不同。CO與

3、H<,2>的釋放規(guī)律很相似，釋放峰溫都較高，在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，CO釋放量隨溫度升高而增加；CO<,2>主要是煤中羧基熱分解的結(jié)果，羧基裂解所需溫度較低，約在200℃就有CO<,2>氣體逸出，在500℃左右其產(chǎn)率達(dá)到最大，當(dāng)溫度繼續(xù)升高時(shí)，產(chǎn)率開始下降。CH<,4>氣體隨熱解溫度升高其釋放量呈上升趨勢，其中平朔和新疆煤在550℃左右達(dá)到最大，600℃時(shí)釋放量有所下降。C<,2>-C<,4>烴類氣體隨溫度變化規(guī)律相似，但與CH<,4>氣體不

4、同，C<,2>-C<,4>氣體釋放溫度區(qū)間較窄，且釋放峰溫也較低，500℃其產(chǎn)率達(dá)到最大，600℃降低到幾乎為零。 H/C 原子比較大的平朔煤在快速熱解和慢速升溫?zé)峤膺^程中釋放的 H<,2>和CH<,4>等烴類氣體含量都比其它三種煤高。新疆煤的煤化度較高，在熱解過程中表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性，熱重分析結(jié)果表明新疆煤的失重速率最小，平朔煤的失重速率最大。 2．三種熱解方式得出，在相同的熱解終溫下，氫氣和烴類氣體產(chǎn)率均以平朔和神東煤釋放最

5、多，寧夏靈武和新疆哈密煤釋放較少，而寧夏和神東煤釋放的CO產(chǎn)率高于平朔和新疆煤，在溫度高于500℃時(shí)，新疆煤釋放的CO<,2>較高，僅次于寧夏煤。 3．H<,2>、CO、CO<,2>和CH<,4>等氣體隨恒溫時(shí)間變化規(guī)律相似。慢速熱解釋放氣體產(chǎn)率主要集中在升溫階段，快速熱解釋放氣體產(chǎn)物主要集中在達(dá)到指定溫度后恒溫20分鐘內(nèi)。恒溫60分鐘，氣體產(chǎn)物釋放完全。 4．TG和DTG曲線表明，提高升溫速率，最大失重量和最大失重速率

6、均增加，煤熱解初始溫度、最大失重溫度和終止溫度都向高溫方向移動。 5．四種煤樣熱解所得半焦的元素分析結(jié)果表明，半焦中H和O元素含量明顯低于原煤，其絕大部分以焦油和氣體產(chǎn)物的形式釋放出去。具有強(qiáng)還原性的平朔煤與其它三種煤的熱解行為不同，進(jìn)而平朔煤制得半焦中O和C含量隨溫度不成規(guī)律性變化。 6．通過計(jì)算四種原煤在固定床反應(yīng)器中快速熱解與慢速熱解中煤的轉(zhuǎn)化率得出，快速熱解過程中煤樣的轉(zhuǎn)化率高于慢速熱解，并且在兩種熱解中，始終以