準(zhǔn)東煤預(yù)處理及快速熱解過(guò)程中鈉的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究.pdf

1、近幾年，新疆地區(qū)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)巨大煤田，其中的準(zhǔn)東煤田是中國(guó)乃至世界上最大的整裝煤田，準(zhǔn)東煤一般具有低灰分，低硫，高水分，中高發(fā)熱量，高揮發(fā)分等特點(diǎn)。高鈉含量是制約其廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一。已有關(guān)于準(zhǔn)東煤熱解中鈉遷移的研究大部分基于中慢速熱解，少有關(guān)于快速熱解的研究。
　　準(zhǔn)東煤中的鈉形態(tài)分為水溶態(tài)鈉、乙酸銨溶態(tài)鈉、酸溶態(tài)鈉和酸不溶態(tài)鈉。其中主要存在形態(tài)為水溶態(tài)和乙酸銨溶態(tài)。本文重點(diǎn)關(guān)注準(zhǔn)東煤預(yù)處理過(guò)程對(duì)于煤中鈉脫除影響以及準(zhǔn)東煤在快速

2、熱解過(guò)程中鈉的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。分別采用不同溶劑對(duì)煤進(jìn)行預(yù)處理，探究化學(xué)法預(yù)處理方式中用到的各溶劑對(duì)煤的特性的影響，同時(shí)選取合適溶劑進(jìn)行后續(xù)熱解實(shí)驗(yàn)的制樣過(guò)程，熱解實(shí)驗(yàn)在沉降爐上進(jìn)行，相比于大多數(shù)學(xué)者用到的水平管式爐，沉降爐實(shí)驗(yàn)環(huán)境更接近實(shí)際煤粉燃燒環(huán)境，熱解實(shí)驗(yàn)采用準(zhǔn)東煤原煤，水洗煤和無(wú)機(jī)鈉（NaCl、Na2SO4）添加煤樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
　　不同溶劑對(duì)煤樣的預(yù)處理過(guò)程中，選用水、無(wú)機(jī)酸（HNO3、H2SO4、HCl）和有機(jī)酸（醋酸、檸

3、檬酸）對(duì)煤樣進(jìn)行預(yù)處理，研究發(fā)現(xiàn)：去離子水的脫鈉效果最差，但是對(duì)煤樣的特性影響最弱；無(wú)機(jī)酸雖然在鈉脫除方面效果顯著，而無(wú)機(jī)酸中鹽酸脫鈉效果最好，但是鹽酸在脫鈉的同時(shí)會(huì)引入Cl如果后續(xù)進(jìn)行相關(guān)熱試驗(yàn)會(huì)對(duì)鈉的揮發(fā)產(chǎn)生影響，硫酸和硝酸脫鈉效果僅次于鹽酸，硝酸對(duì)煤樣表面破壞較大；有機(jī)酸相比于去離子水，有著較高的鈉脫除效率、灰分脫除率，相比于無(wú)機(jī)酸，醋酸對(duì)煤樣表面破壞較小，使得煤樣的熱解性能有所提高，而檸檬酸使得煤樣孔徑增大。因此在對(duì)高鈉煤進(jìn)行鈉

4、脫除以及相關(guān)研究的過(guò)程中可以考慮選用合適的有機(jī)酸溶液或混合酸溶液。但是由于為有機(jī)酸洗煤過(guò)程還未成熟至普遍使用，因此在本文后續(xù)熱解前期制樣過(guò)程中，選用影響較小且不帶入Cl原子的硫酸對(duì)煤樣進(jìn)行洗滌。
　　熱解實(shí)驗(yàn)探究準(zhǔn)東煤中鈉的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究發(fā)現(xiàn)，原煤中，400℃時(shí)原煤中乙酸銨溶鈉轉(zhuǎn)化為水溶態(tài)鈉，600~800℃時(shí)，原煤中水溶態(tài)鈉逐漸轉(zhuǎn)化為鹽酸不溶態(tài)鈉，1000~1200℃由于溫度升高，煤中孔隙增大，原煤中酸不溶態(tài)鈉向水溶態(tài)鈉轉(zhuǎn)化。