铁元素对褐煤热解和气化特性影响的实验研究

以煤炭热解和气化为核心技术的多联产系统是我国煤炭清洁利用技术的发展方向之一.利用实验室台架进行植入铁元素后的褐煤的热解和气化,研究了铁元素对褐煤热解和气化的半焦产物的影响,分析了铁在褐煤热解和气化过程中的迁移和转化.结果表明:植入铁元素降低了酸洗煤样的热解失重率,可提高半焦产量,同时,还能提高褐煤半焦在水蒸汽气化过程中的反应活性.     

霍林河褐煤气体热载体错流热解特性研究

采用2 kg/h褐煤气体热载体错流热解实验装置,以经过加热后的氮气作为气体热载体,研究了气体热载体温度、原料粒度以及热载体平均停留时间对霍林河褐煤的热解产物分布特性的影响.结果表明:随着气体热载体温度由500℃升高到700℃,热解反应加剧,焦油产率、热解煤气热值、半焦破碎率和平均孔径均有显著增加;随着粒度由6～13 m...     

500t/d油页岩干馏系统的半焦燃烧输送数值模拟

油页岩半焦喷动床作为以固体热载体为主的油页岩干馏工艺中的重要设备,有着经济有效的燃烧方式。针对500 t/d油页岩干馏系统内的半焦喷动床燃烧输送装置,应用计算流体力学软件,采用非预混燃烧模型,对油页岩半焦喷动床内部的传热及燃烧进行数值模拟。建立了油页岩半焦热解和燃烧的模型,得到了油页岩半焦喷动床内部的温度、氧气、二氧化碳的分布。结果表明:在喷动床内形成喷射区、环隙区、喷泉区的分布明显。在顶部的喷泉区燃烧剧烈,温度变化均匀,氧气摩尔分数较低,二氧化摩尔分数较高。     

褐煤在合成气气氛下的低温热解及半焦燃烧特性

在固定床反应器中进行了3种褐煤在惰性及合成气气氛下的热解实验,研究了不同气氛下褐煤热解的产物分布及产物性质(包括气体组成,半焦性质等),并对所得半焦的燃烧特性进行了对比.结果表明,与惰性气氛下相比,褐煤在合成气气氛下热解时焦油收率提高1.5%～1.9%.合成气气氛下热解时,热解气中的H2S和COS含量明显比惰性气氛下升高,表明合成气气氛对褐煤热解有较好的脱硫效果.合成气气氛下所得热解半焦的氧含量要低于惰性气氛下的,表明合成气对褐煤热解脱氧有较好的效果.两种气氛下所得热解半焦的着火点、最大燃烧温度和燃尽温度比原煤略有升高,合成气下热解半焦的特征燃烧温度的提高程度较惰性气氛下的小.合成气中的CO能够与煤热解产生的水发生水煤气变换反应产生高活性的氢,抑制了交联反应,提高了油气收率.     

褐煤在N2及CO2气氛下的热解与富氧燃烧特性

为了掌握不同气氛下褐煤热解与富氧燃烧的特性以及其之间的联系,在管式炉反应器上利用锡盟褐煤在N₂和CO₂气氛以及600~1 000 °C条件下进行热解. 进一步对其在O₂/N₂以及O₂/CO₂气氛下进行富氧燃烧实验,考察不同反应温度(600~1 000 °C)以及不同氧气体积分数(21%~60%)条件下的富氧燃烧特性,结合热解实验结果探究CO₂气化反应对富氧燃烧的影响. 结果表明,CO₂气氛中锡盟褐煤在700 °C时开始CO₂气化反应,随温度增加气化反应增强,CO₂主要通过高温区的气化反应来影响煤热解及燃烧,700 °C以上气化反应能促进富氧燃烧进程. 对于O₂/CO₂气氛的富氧燃烧,当氧气体积分数为30%时,在800 °C以下温度对CO氧化反应影响更大,而在800 °C以上温度对CO₂气化反应影响更大. 当氧气体积分数相同时,O₂/N₂以及O₂/CO₂气氛下褐煤富氧燃烧反应时间差异不大.     

褐煤快速热解半焦理化特性及气化活性

为了研究长停留时间,大给料量条件下褐煤快速热解半焦的比表面积、孔径分布、表面官能团的变化规律及不同热解条件下半焦的CO2气化活性,在自制沉降炉上进行平庄褐煤热解温度600~1 000℃快速裂解实验,并用N2吸附法、傅里叶变换红外光谱法及非等温热重分析法对半焦进行表征.结果表明,随着热解温度增加比表面积先增大后减小,当热解温度为900℃时比表面积最大,孔径分布主要集中在中孔及微孔.官能团的红外光谱吸收随热解温度升高而减少,800℃为分界点,800℃以下随着热解温度提高,光谱吸收显著减少,800℃以上减少幅度降低,随着热解温度增加,煤焦芳香度加剧.煤焦气化活性与比表面积并无严格相关性.     

生物质双床气化流化床燃烧炉燃烧强度模拟研究

生物质是一种清洁可再生能源,双床气化装置可高效利用生物质能源,高燃烧强度燃烧炉可提高双床气化装置效率.由于流化床燃烧炉内易实现半焦高效燃烬和热量平衡,流化床燃烧炉可实现高强度燃烧.本文采用热烟气作为气体介质,应用syamlal-obrien曳力模型对高燃烧强度的流化床燃烧炉进行三维数值模拟,获得流化床燃烧炉内部固相流动及分布情况.结果表明:流化床燃烧炉能够实现密相区内物质和能量的快速交换,实现燃料的高效反应,提高燃烧炉强度应主要从底部密相区入手;并且削减稀相区空间也可实现燃烧炉燃烧强度的提升.燃烧炉随着高径比的减少,热载体循环量和燃烧强度都会提升;燃烧炉高度从5 m降到3 m,燃烧强度从942.7 k W/m3增加到1 571.17 kW/m3.     

低阶煤与冷轧氧化铁红共热解半焦的燃烧特性

采用固定床热解装置制备神木长焰煤与冷轧氧化铁红热解终温为550℃的共热解半焦。扫描电子显微镜(SEM)分析结果表明,冷轧氧化铁红可以催化煤的热解,增加半焦表面的裂纹及孔隙;X-射线衍射(XRD)分析结果表明,煤与冷轧氧化铁红共热解降低了半焦碳的微晶结构的石墨化程度,提高其氧化反应活性;由热分析结果可知,共热解半焦的综合燃烧特性指数(Sn)比原料煤半焦高63.5%,燃烧反应活化能比原料煤半焦低39.7%,表明共热解半焦的燃烧性能优于原料煤半焦,煤与冷轧氧化铁红共热解可改善半焦的燃料品质,拓宽半焦作为燃料的利用领域。     

城市污泥燃烧特性及动力学研究

为研究污水厂污泥的燃烧特性及动力学规律,采用热重-差式扫描(TG-DSC)同步热分析仪对空气干燥污泥在空气流中进行燃烧实验,通过TG和DTG曲线对污泥的燃烧行为进行分析,针对观察到的新的现象,对热失重过程作了新的划分.实验结果表明,污泥的失重过程可分为水分析出阶段、污泥热解阶段、半焦热解到半焦起始燃烧的过渡阶段、半焦快速燃烧阶段以及矿物质分解阶段.升温速率较高时,半焦起始燃烧反应在时间上有所滞后,着火时温度较高,导致燃烧速度较快,失重率也较高.采用积分法进行动力学分析,求解出了燃烧过程主要阶段的化学反应动力学参数.     

呼伦贝尔褐煤中低温快速热解实验研究

以呼伦贝尔褐煤为研究对象,陶粒为固体热载体,考察了固定床快速热解过程中温度、颗粒尺寸、反应时间等因素对煤热解产物产率和组成的影响,目的在于能够获得最多轻质油品的热解条件.结果表明,热解时间对气体产品的组成、焦油产率影响不明显.煤粒径对焦油产率影响显著.在热解温度550℃、煤粒径为1.10～1.18mm下,热解30min,焦油收率最高,达到6.2%,与慢速热解相比提高了19.2%,其中正己烷可溶物达77.1%.     

Influence of heating rate on reactivity and surface chemistry of chars derived from pyrolysis of two Chinese low rank coals

A series of char samples were derived from pyrolysis of two typical low-rank coals in China(Shengli lignite and Shenmu bituminous coal) at low, medium and fast heating rates, respectively, to the same pyrolysis temperature 750 °C. Then these chars were characterized by means of thermogravimetric analysis and Fourier transform infrared spectrometer with the aim to investigate the influence of heating rate in pyrolysis process on gasification reactivity and surface chemistry of them. Besides, a homogeneous model was used to quantitatively analyze the activation energy of gasification reaction. The results reveal that Shengli lignite and its derived chars behave higher gasification reactivity and have less content of oxygen functional groups than Shenmu coal and chars. Meanwhile, chars derived from Shengli lignite at 50 °C/min and Shenmu coal at 200 °C/min have the greatest gasification reactivity, respectively. The oxygen functional groups in Shengli lignite are easily thermo-decomposed, and they are less affected by the heating rate, while that in Shenmu coal have a significant change with the variation of heating rate.In addition, there is no good correlation between the change of oxygen functional groups and that of the gasification reactivity of the derived chars from pyrolysis at different heating rates.     

Enhanced-hydrogen gas production through underground gasification of lignite

Underground coal gasification is one of the clean technologies of in-situ coal utilization. Hydrogen production from underground gasification of lignite was investigated in this study based on simulation experiments. Pyrolysis of lignite, gasification activity, oxygen-steam gasification and the effect of groundwater influx were studied. As well, the advantages of lignite for stable underground gasification were analyzed. The results indicate that lignite has a high activity for gasification. Coal pyrolysis is an important source of hydrogen emission. Under special heating conditions, hydrogen is released from coal seams at temperatures above 350 ℃ and reaches its maximum value between 725 and 825 ℃. Gas with a hydrogen concentration of 40% to 50% can be continuously obtained by oxygen-steam injection at an optimum ratio of steam to oxygen, while lignite properties will ensure stable gasification. Groundwater influx can be utilized for hydrogen preparation under certain geological conditions through pressure control. Therefore, enhanced-hydrogen gas production through underground gasification of lignite has experimentally been proved.     

浑源煤焦的CO2气化特性研究

在750～950℃范围内,用等温气化的方法研究了热解温度、热解时间、CO2分压、气化温度等对浑源煤焦气化反应特性的影响.结果表明,浑源煤焦在850℃时的气化活性较好;随着制焦温度的提高,气化活性下降;30 main焦与50 main焦的气化活性无明显差异,而2h焦则表现出了随保温时间延长,气化活性降低的趋势;0.05～...     

高水分褐煤固体热载体部分气化质量平衡和热量平衡分析计算

通过干馏和气化过程产物的加和计算，得到煤气的组成，数量和热值等气化指标；由部气化过程的质量平衡，得到了带出物数量及其含碳率与床层含碳率的关系式；由总气化过程的热量平衡，得到了冷煤气效率和气化热效率等经济性指标。     

用褐煤半焦制备磺化煤的研究

针对褐煤生产磺化煤存在的容易过氧化和机械强度差的问题，用正交实验法研究了褐煤经低温热解改质后的褐煤半焦生产磺化煤的可行性及原料性质，磺化温度，磺化时间，原料粒度等因素对所生产磺化煤质量的影响，结果表明，褐煤低温热解改质后的半焦是生产磺化煤的优质原料，其原料性质和磺化温度是磺化煤质量的重要的影响因素。     

固定床中煤与热载体颗粒混和热解规律的试验研究

本文对大同烟煤在热载体固定床（移动床）中的混和传热干馏规律进行了试验研究，获得一系列挥发份气体析出特性曲线和颗粒混和热解的总体传热系数．对煤粒径、热载体粒径及初始温度对混和传热干馏规律的影响进行了分析和讨论．本文所获得的试验结果可供热、电、气三联产成套装置中热载体固定床（移动床）干馏造气炉的工业设计参考使用．     

Pyrolysis and co-pyrolysis of lignite and plastic

The study firstly discusses the pyrolysis characteristics and kinetics by thermogravimetric analysis (TGA), and then investigates the pyrolysis of lignite and co-pyrolysis with plastic (polyethylene or polypropylene) in tube furnace. Meanwhile, the research focuses on the co-pyrolysis products under different mixing ratios as well as pyrolysis products at different testing temperatures and heating rates. The results show that higher final testing temperature and lower heating rate contribute to bond fission in lignite pyrolysis, resulting in less char product. In co-pyrolysis, lignite acts as hydrogen donor, and the yields of char and water rise with increasing amount of plastic in the mixture, while the yields of gas and tar decrease; and a little admixture of plastic will promote the production of gas and tar. Kinetic studies indicate that in temperature range of 530–600 °C, activation energies of lignite are higher than those of lignite/plastic blends, and as plastic mass ratio increases from 0% to 10%, samples need less energy to be decomposed during co-pyrolysis.     

热解温度和恒温时间对锦界煤焦-CO_2气化活性的影响

在化学反应动力学控制实验条件下,利用自建固定床实验台研究了常压、不同气化温度下热解温度(650℃、800℃、900℃)、恒温时间(8 min、30 min、60 min)对锦界煤焦等温CO2气化反应活性的影响,并用不同模型求算动力学参数,实验结果表明:随着热解温度的提高和恒温时间的延长,锦界煤焦的气化活性逐渐降低,活化能逐渐增加。热解温度对锦界煤焦气化活性的影响比恒温时间的影响显著些。