锦界烟煤煤粉高温快速热解规律研究

为全面了解制焦产物性质以便更好地设计制焦反应器,本文利用滴管炉反应器,在常压氮气氛围下实验分析了锦界烟煤在800～1 100℃、停留时间3～5 s的快速热解特性,研究了其热解半焦、热解焦油和热解气的产物组成分布及特性。结果表明:热解产物的产率与热解温度和停留时间都有较大关联,为了在减少焦油产率的同时保证粉状半焦储存的安全性,热解温度宜设置在1 000℃以上,此时热解气产率和H_2质量分数均较高;高温制取的粉状半焦吸附性能差;热解焦油主要由芳香烃及其衍生物组成,极高沸点物质含量较少,制焦反应器管道温度维持在400℃即可有效降低焦油凝结概率。     

CO_2气氛影响烟煤流化床热解特性的实验研究

为了考察不同浓度的CO_2气氛对煤热解特性的影响,该文以陕西榆林烟煤为研究对象,在小型鼓泡流化床上开展实验研究。考察了CO_2气氛浓度对半焦、焦油、热解水和热解气体产物产率的影响。另外以600℃为例,考察了CO_2气氛对焦油组分、半焦表面官能团、半焦孔隙结构、元素组成和燃烧特性的影响。各温度下,热解产物半焦产率随CO_2浓度的提高而降低,在较高温度下(700和800℃)降低作用更明显。当CO_2浓度较低(10%)时,焦油产率受其影响不大,继续提高CO_2浓度时焦油产率有所提高而热解水产率受CO_2浓度的影响较小。热解气中CH_4产率随CO_2浓度的提高而提高,CO产率受CO_2浓度影响在800℃下最为明显。CO_2浓度越高H_2产率越低,C2~C3气体产率越高。提高CO_2浓度能减少焦油中重质组分相对含量,增加酚类的相对含量。半焦表面官能团中,CO_2浓度的提高抑制了羰基分解成CO_2,—OH伸缩特征峰随CO_2浓度的提高而减弱。半焦热重燃烧特性实验表明,随着CO_2浓度的提高,半焦的着火温度、最大燃烧速率对应温度以及燃尽温度都有所降低,而较高浓度(40%)下这一作用有所减弱。     

农业废弃物的热解特性分析及动力学模拟

采用热重分析技术对中国典型农业生物质废弃物(玉米秆、稻草和棉秆)的热解行为及其动力学规律进行了研究,定量分析了升温速率对生物质热解特性的影响规律,建立了生物质热解的反应动力学模型.结果表明,农业生物质的热解表现出相似的规律,热分解主要集中在200-400℃.在升温速率为10℃/min时,玉米秆、稻草和棉秆分别在347.6、315.4和345.2℃取得最大反应速率8.00、7.35和7.68％/min,当温度达到900℃时,焦炭产率分别为24.5％、30.8％和20.7％.在低升温速率下,挥发分析出阶段的起始温度与升温速率的对数呈线性关系,最大热解速率随着升温速率的增大呈线性增大趋势.三组分模型可以很好地模拟木质纤维类生物质在不同升温速率下的热解行为.纤维素分解对生物质热解的贡献最大,半纤维素次之,而木质素最小.     

双流化床中煤的热解特性试验研究

在双流化床试验台上,对神木煤的热解特性进行了试验研究。结果表明,在试验温度范围内,煤中的碳元素主要汇集于燃烧炉尾气,氢元素主要汇集于热解炉产物中。在热解炉温度450~850℃的范围内,热解产品质量收率随着热解炉温度的升高而上升,热解炉冷效率在550℃达到峰值。试验条件下,热解焦油质量收率在热解温度550℃时达到峰值;热解停留时间对热解焦油的产率影响不大。热解炉煤气各组分体积分数关系为:H2CH4COCO2;随着热解炉温度升高,热解气体热值降低,热解气体产率升高。     

锡林浩特褐煤与昭通褐煤热解特性研究

本文针对锡林浩特褐煤和昭通褐煤进行热解实验研究,得到热解温度及升温速率对两种褐煤热解规律及产物分布的影响。结果表明,两种褐煤具有相同的热解规律,昭通褐煤热解产物优于锡林浩特褐煤。褐煤热解工艺最优参数为热解温度600℃,升温速率10℃/min。     

城市污泥与煤混合热解特性实验研究

通过TG-DSC联用分析不同掺混比,对污泥与烟煤混合热解特性进行实验。结果表明,在烟煤中加入污泥后可以明显提高其热解特性,污泥的掺混比和升温速率太高或太低均不利于热解的进行,当掺混比为1:1、升温速率为20℃/min时,其热解特性最好;发现粒度较小时,混合物的热解特性较好。研究结果为城市污泥焚烧系统的设计、污泥焚烧装置的运行和工程应用提供了重要的理论依据。     

添加CaO对生物质热解焦油生成的影响研究

采用TG-FTIR联用技术,研究了CaO/物料(CaO/M)质量比与加热速率对竹子热解焦油生成的影响,并与干纸浆的试验结果进行对照.结果表明,焦油主要成分为酮、醛、酸、酚与烃类物质；添加CaO能显著减少焦油含量,添加比例越大其催化裂解效果越好；加热速率增大不利于减少焦油生成；800℃下竹子在管式炉热解,添加CaO极大地促进了H2的生成,而CO2与CO含量降低；随着CaO添加比例的提高,产气热值、产气率、焦炭产量随之提高；CaO/M质量比为2时相对于未添加CaO的情况下,产气热值和产气率相应提高了33.0％和27.7％.     

垃圾衍生燃料热解热重实验研究

本实验用热重分析法对含75%布、含50%、67%、75%、100%生活垃圾的RDF样品的热解进行研究,通过分析不同热解终温、不同升温速率、不同物料比、添加污泥与添加废石灰对RDF热解过程的影响,分析TG和DTG曲线的变化和特征点温度及不同阶段样品质量变化,计算热解率,研究表明,①热解终温增加,TG曲线向低温区移动,热解率增大,其中最大可达98.6%;②升温速率增加,热解反应向高温区移动,说明升温速率越低,越有利于热解反应进行;③对于生活垃圾与生物质不同配比的RDF热解,生活垃圾比重的增加导致TG曲线向高温区移动,挥发分析出温度延后;④添加污泥的RDF与添加废石灰的RDF相比,热解更充分,热解率由77.14%上升到92.46%。     

应用TG-FTIR研究内蒙古褐煤的改性热解特性

对上都电厂使用的胜利褐煤进行不同条件下热解,分析升温速率(10℃/min,30℃/min,50℃/min)和粒径(80目,100目,130目)对热解的影响,研究三种温度(205℃,255℃,305℃)下热力改性后的褐煤热解特性,并分析其改性热解产物以及热解油组分的变化。     

污泥燃烧的热重实验研究

为了解某污水处理厂的污泥的热解特性,利用热天平对污泥进行了热重实验研究。从实验曲线可以看出,在20℃/min和40℃/min的升温速率下,干燥污泥存在3个失重峰;对实验数据进行了分析处理,采用微分法确定了热解反应的机理方程,求出了反应的动力学参数活化能E和频率因子A。     

内蒙白音华褐煤中低温热解特性实验

为研究温度对内蒙白音华褐煤热解产物的影响规律,采用程序升温法在管式炉反应器上对白音华褐煤在不同温度下(400~600℃)进行热解,利用傅里叶红外光谱仪和氮气等温吸附方法对褐煤半焦化学组分和物理结构的变化规律进行研究,采用GC-MS和气相色谱结合在线电子天平的方法分别对焦油成分和各煤气产量进行分析,从而探究了褐煤的热解特性。结果表明:中低温热解条件下,随着热解温度的升高,半焦产率降低,而煤气和焦油的产率逐渐增加;煤气产量中,CO_2最多,但在450℃之后稳定在74.4 mL/g;焦油组成中,脂肪烃和含氧化合物占主要成分,其含氮化合物主要以吡啶环和喹啉环的形式存在,且结构稳定;热解可有效提高褐煤煤阶,增大芳碳率和环缩合度;随着热解温度升高,煤样的平均孔径先增大后减小,比表面积和比孔容积则正好相反,这是挥发分析出、官能团分解和焦油生成的共同结果。     

焦载体下CH4及CO2气氛对低阶煤流化床热解特性的影响

以新疆润北煤为研究对象,在小型鼓泡流化床上开展了热解实验,结合气相色谱、SEM等表征手段对热解产物及其特性进行了分析,考察了以半焦为热载体不同热解温度条件下CH₄和CO₂气氛对煤炭流化床热解特性的影响。结果表明:由于煤半焦促进了CH₄和CO₂的重整反应,CH₄/CO₂混合气氛下热解产气率与单一气氛相比有所减少,减少幅度随温度和CO₂体积分数提高而增加;同时,热解温度为600 ℃以上时,CO和H₂产率随着CO₂体积分数的提高和温度的升高而明显增加,相应的热解水产率也明显增加;随着温度升高,受CH₄裂解、CH₄与CO₂重整及CO₂与碳的气化等反应的影响,CH₄/CO₂混合气氛下焦油产率有所增加,在热解温度600 ℃左右时焦油产率最高的同时增加幅度也较大;受CH₄裂解反应积碳以及CO₂和半焦的气化反应等过程的影响,CH₄气氛下半焦产率增加,CO₂气氛下半焦产率降低;CH₄/CO₂混合气氛下半焦产率及特性同样有明显的变化,且随热解温度升高变化更大;较低体积分数CO₂（6%）时,CO₂促进CH₄裂解积碳,其影响大于CO₂与碳的气化反应,半焦产率提高且半焦孔隙变小,表面变粗糙;而随着CO₂体积分数提高时（增加到15%）,CO₂与碳的气化作用增强,使得半焦产率反而明显减少且孔隙变大。     

煤、污泥和生物质三类典型燃料的热解气生成特性研究

采用固定床热解装置测定并比较不同温度下煤、污泥和生物质三类典型燃料的热解气生成特性。结果表明，温度是影响热解气析出的重要因素，三类燃料的热解气产率均随温度升高而增大，同时还得出了各燃料热解产气速率最快的温度区间；提升热解温度有利于煤和污泥中燃料氮向N₂转化，1 300℃时，煤的N₂转化率最高约42.5%，污泥则接近60%；各燃料热解气组分以H₂、CH₄和CO为主，CO₂和N₂含量次之，C₂H₂和C₂H₄最低，污泥和煤的热解气各组分的析出特性相似；同温度下，五种燃料的H₂和CO产率大小顺序相同，均为辣椒秆、污泥、神混煤、石炭煤、韩城煤，对于辣椒秆和污泥而言，通过热解制取高热值燃气(H₂和CO)是一种有效利用途径。     

再结晶作用对CaO颗粒干法烟气脱硫反应速率影响的实验研究

提高反应温度可以在一定程度上提高CaO颗粒的烟气脱硫反应速率,但是长时间停留在高温环境下,会引起CaO晶粒的迅速生长.再结晶过程使CaO颗粒的比表面积和孔隙率下降,从而降低CaO颗粒的脱硫反应速率.该文利用TGA、BET、TEM等设备系统地研究了分析纯和工业级CaO颗粒的脱硫反应特点,结果表明CaO的制备温度低于 700℃时,脱硫反应过程中的再结晶过程会使CaO的脱硫反应速率在800℃达到最大值.CaO的制备温度高于800℃时,脱硫反应过程中的再结晶过程会使CaO的脱硫反应速率在900℃仍然保持上升趋势.此外,CaSO4晶粒的再结晶过程可以提高CaO颗粒的脱硫反应速率.     

煤粉热解特性实验研究

利用热天平,以高纯氩气为气氛气体,研究了细化鹤岗煤和准噶尔煤的热解特性。实验结果表明,不同粒度的细化和超细煤粉的热失重过程可以分为四个阶段,在1400℃之前DTG曲线有两个失重峰。从室温至400℃之间的,各样品的失重特性无明显区别。在400-980℃间,粒度对煤粉失重速率间存在较好规律性。升温速率对鹤岗细煤粉热解特性的影响表现在,随着升温速率的提高,挥发分的初析温度降低;热解最大失重速率增大,达到最大失重速率的温度升高,煤粉的热解特性指数D值增大,即升温速率的增加有利于细煤粉的热解。此外,在10℃/min加热条件下,对比了平均粒径基本相同的鹤岗煤和准噶尔煤的热解特性,发现挥发分含量接近,而灰分含量较高的鹤岗煤的热解特性明显优于准噶尔煤。     

碳酸钙对煤热解特性影响的实验研究

为了分析CaCO_3对煤热解特性的影响,以脱灰后的神木煤为研究对象,采用管式炉热解装置,在500~800℃范围内,对添加CaCO_3质量分数分别为0%,2%,5%,10%的煤样的热解产物产率和气体成分组成进行了实验研究。结果表明:CaCO_3会与煤中的羧基发生反应,Ca作为大分子基团的交联点,会固定一部分大分子碎片,从而明显增加半焦产率并降低焦油产率,同时,CaCO_3还会明显改变热解气体成分,并且在低温区和高温区影响不同。在500~600℃时,CaCO_3会促进CH4,CO_2和轻质烃类气体C_2-C_3的析出,但对CO基本无影响;在700~800℃时,CaCO_3分解产生的CaO_对H_2,CH_4和轻质烃类气体C2-C3的产率的促进作用与CO_2对它们的抑制作用相互竞争,CO_2浓度升高促进了半焦气化反应,会明显增加CO的产率。     

乌拉盖褐煤半焦气化特性试验

采用不同热解参数制备了4种乌拉盖褐煤半焦样品,并利用气体吸附法对其进行了比表面积及孔径结构的测定,利用热重分析法进行半焦样品的CO2气化反应活性的测定,利用管式炉对半焦样品进行气化并测量了CO体积分数随温度的变化情况。试验结果表明:较快的升温速率、较短的热解时间有助于提高乌拉盖褐煤半焦的孔隙率及孔容积;热解终温为700℃的乌拉盖褐煤半焦比表面积大于热解终温为520℃,但其气化反应活性却相对较低;各半焦样品气化反应速率最高时对应的温度为850℃左右;根据乌拉盖褐煤半焦的孔径结构、气化反应活性、煤质特性以及各气化炉的工艺特点,推荐乌拉盖褐煤热解过程采取低温、快速升温、快速热解的工艺,其气化过程采用气流床气化技术。本研究结果可为乌拉盖褐煤热解工艺优化以及乌拉盖半焦的气化利用提供参考。     

生物质与煤混合热解特性的研究

采用热重分析法(TGA)对几种常见天然生物质(麦秆、棉秆和杨木屑)、两种不同变质程度的煤以及两者混合物的热解特性进行了研究。试验升温速度5℃/min,终温850℃。结果表明:生物质热解温度低,热解速度快,而煤相对热解速度慢,热解温度高,随煤变质程度提高,TG曲线向高温区移动,热解温度升高,最终失重率减小,试验无烟煤和烟煤的最终失重率分别为17%和30.07%。生物质与煤混合热解时,总体热解特性分阶段呈现生物质和煤的热解特征,但从实际微分曲线与按比例折算后的曲线比较结果看,400℃之前,生物质对煤的热解影响不明显,在400℃之后,生物质的加入对煤的热解产生抑制作用,煤的热解速率降低,煤的挥发分越低,抑制作用越强。     

温度对固体热载体热解炉稀相区产物的影响

在间接加热套管式热解提油试验台上,研究了循环流化床双床热解气化系统中热解炉稀相区温度对产物的影响规律。试验结果表明,热解温度从500℃升至700℃时,水收率、焦油收率及热解气收率均增加;随热解温度升高,半焦中挥发分残存率不断降低,700℃时煤中17.44%的挥发分在稀相区受热析出,大部分水分已经析出,半焦中固定碳残存率基本不变。焦油样品中甲苯不溶物及沥青质含量均较低,热解温度升高至700℃后沥青质含量增加;热解气中除C3H8外,其余组分产率均随热解温度升高不断增大;热解气组分分布在3个区间,其中H2达39%以上,单碳类气体(CO、CO2、CH4)处于10%~25%范围内,C2和C3类气体均小于6%。     

铜基催化剂对不同气氛下麦秆热解产生焦油和芳烃的作用

采用浸渍法制备铜基催化剂Cu/Al,并在横向管式炉中进行了麦秆的催化热解,研究在不同温度(600℃、700℃、800℃)及不同气氛(N_2或N_2+水蒸气)下催化剂对麦秆热解产物分布、焦油成分分布的影响。结果表明:在两种气氛下,Cu/Al催化热解产物中气相产率增加,而固相与液相产率下降,且热解气体产物与焦油成分随温度的变化趋势与Al_2O_3一致;在两种气氛下,Cu/Al均有利于促进挥发分二次裂解和抑制芳烃聚合,减少多环芳烃及其衍生物的生成。