煤热解过程中氮元素迁移规律影响因素

由于散煤燃烧会造成严重的环境污染,尤其是其排放的氮氧化物对大气环境破坏严重,煤热解作为煤燃烧、气化的伴随过程,具有重要的研究意义,而探究煤中氮元素在热解过程中的迁移规律,了解氮氧化物前驱物的生成条件对后续含氮污染物的控制起到决定性作用,在实际的热解过程中,多种因素共同制约着含氮物相的迁移方向,通过煤阶、粒径、热解温度、矿物质种类这些影响因素,可以得到:煤阶越高,挥发分越不易析出,在一定程度上,高煤化度煤氮易留在焦中,中等煤化度煤氮则易于进入挥发分中,煤颗粒粒径越大,挥发分也同样不易析出,而热解温度则对挥发氮和焦氮形成均有促进作用,不同金属离子对含氮物相析出有不同的效果。     

固体热载体煤热解过程中氮的迁移

在固体热载体煤热解实验装置上考察了石英砂、燃烧灰和气化半焦为热载体对煤热解过程中氮迁移的影响。固体热载体煤热解过程中,热解温度升高有利于煤中挥发分析出,可以促进煤中含氮官能团发生断键,利于氮的脱除。快速热解可促进煤中氮脱除生成HCN和NH_3。分别以石英砂、燃烧灰和气化半焦为热载体,研究表明:热载体中矿物质可促进焦油氮分解;通过气化半焦和脱矿物质气化半焦为热载体研究发现,气化半焦为热载体时,高比表面积和孔结构可延长在其表面停留时间,对焦油氮分解起主要作用。     

煤热解过程中氮、硫析出形态的研究进展

综述了煤中氮、硫元素的赋存形态及其在煤热解过程中析出形态的研究进展，讨论了温度、压力和煤阶等因素对氮、硫在热解产物中赋存形态的影响，同时给出了一些含氮、硫化合物的可能生成途径。指出应大力加强煤热解过程中氮、硫析出形态的研究，以实现煤的洁净利用。     

不同煤化度煤的热解动力学参数

用非等温热重分析对不同煤化度煤的热解动力学进行了研究，探讨了煤的热解活化能、热解特征温度与煤的挥发分、塑性温度之间的关系，并对结果作了解释。     

含氮模型化合物用于化学链燃烧的氮氧化物释放特性

以谷氨酸、甘氨酸和苯丙氨酸作为生物质的含氮模型化合物,进行化学链燃烧实验,主要考察了反应温度、氨基酸种类、碱金属钾元素等对化学链燃烧还原反应过程中氮氧化物释放特性的影响。结果显示,挥发分氮的释放迅速,温度的升高有利于NO和NO₂的生成,N₂O的生成会出现波动。模型化合物的氮含量越高,可能越不利于氮向氮氧化物的转化。钾元素对苯丙氨酸的化学链燃烧过程中NO的释放抑制作用较强,而对其他氨基酸化学链燃烧过程中氮氧化物释放的影响则不太显著。     

非等温热重分析长焰煤热解过程与动力学特征

为提高煤热解过程中焦油的产率,用非等温热重分析方法研究了不同粒径、热解终温和升温速率条件下长焰煤的热解过程和机理,分析了20和100℃/min升温速率下长焰煤热解过程特征,并求解了热解动力学参数。结果表明,煤颗粒在2.8mm以下时,粒径对热解过程影响较小;热解终温越高,热解最终固体产物中挥发分产率越低;升温速率越快,挥发分的析出速率越快。在同一升温速率下,不同热解温度段得到的活化能呈现两头大中间小的特征,且指前因子随活化能的增大而增大。     

水泥工业用煤的催化燃烧研究

选择MnO2、BaCO3和ZnO为催化剂,通过煤的燃尽度测定和挥发分释放特性试验,进行不同煤质的催化研究,讨论不同催化剂和催化剂含量对煤燃烧性能的作用。结果表明,催化剂可以提高劣质煤的燃尽度和挥发分释放量,且对挥发分较低的煤催化作用最明显;催化剂的添加量存在一个最佳值。主要作用机理是：催化剂促进煤中挥发分的析出,促进气-固相燃烧反应的进行,从而加速煤的燃烧过程。     

不同变质煤热解和气化中燃料氮的转化规律

利用水平管式炉对不同变质程度煤进行了热解和气化实验,并利用傅里叶红外气体分析仪对热解和气化过程中主要含氮产物的释放规律进行了研究.结果发现,煤的变质程度对煤热解和气化过程中HCN的释放具有重要影响,而对NH3的释放影响较小.对于低变质程度煤来说,挥发分含量较高,而挥发分的深度裂解是HCN产生的主要来源.因此,低变质程度煤热解过程中转化为HCN的燃料氮份额高于高变质程度煤;对于不同变质程度煤在热解过程中转化为NH3的燃料氮份额则大致相当.对不同变质程度煤在CO2气氛条件下气化反应过程中含氮产物生成规律的研究发现,焦炭氮几乎全部转化为NO;转化为NH3的燃料氮份额有所增加;除印尼褐煤外,转化为HCN的燃料氮份额也有所增加;此外,对CO2气化过程中NO的生成机理进行分析,认为焦炭氮的直接氧化可能是NO产生的主要来源.     

煤热解动力学模型的建立

通过对煤热解反应动力学分析,基于分布活化能模型DAEM,建立了集总反应动力学模型表示煤炭热解过程。确定了可以预测热解产物组成、分布与热解终温和升温速率关系的动力学方程。结果表明：随热解温度升高,各种挥发分产物析出率越来越接近最大产率;半焦C含量增加,但产率下降,H,O,N和S等元素降低。升温有利于提高半焦脱硫率、脱氮率。温度为600℃左右时,除H2外的大部分挥发分基本析出,半焦元素变化幅度减小。热解终温较低且一定时,较慢的升温速率有利于各热解挥发分最大限度析出。秦丽娜     

混煤的流化床热解动力学研究

采用微型流化床热分析仪(MFBRA),探讨了不同煤种及其混煤在相同的热解条件下甲烷的析出特征及其生成动力学.结果表明,在相同的热解条件下,煤热解过程中甲烷的开始析出温度随煤中挥发分的升高而降低,甲烷的最大析出速率及甲烷的生成总量都随煤中挥发分的升高而增加;煤热解反应的活化能(E)随煤中挥发分的升高而降低,表示煤的挥发分愈高,煤的热解愈容易进行;配煤改变了单种煤的煤质特征,其水分、挥发分和灰分等煤质指标等于单种煤相应煤质指标的加权平均值,但混煤热解的活化能(E)并不等于配合单种煤活化能(E)的加权平均值.