煤与生物质共热解工艺的研究进展

热解是将固态原料转化为液体燃料、可燃气和焦的重要途径,是实现生物质资源清洁、高效利用的重要技术。将生物质与煤混合共热解是生物质资源利用的重要方法,两者混合热解不仅有助于降低CO_2的排放量,还能有效地解决能源短缺和环境污染带来的问题。文章综述了煤与生物质共热解技术的研究进展,系统地介绍了共热解过程中煤与生物质的相互作用以及热解温度、混合比例、滞留时间、升温速率、矿物质成分、物料粒径和热解反应器类型等因素对热解过程的影响,并对煤与生物质共热解技术的发展前景进行了展望。     

我国煤热解多联产技术的发展概况

目前煤热解多联产已成为一项提高煤炭资源综合利用率的高新技术,是未来洁净煤主要的发展方向.以煤热解为核心的多联产工艺已成为我国煤炭利用的主要途径,通过煤热解多联产技术可有效地将煤炭化工和电力工业结合起来,不仅解决了煤炭利用率低下、化工产品制造成本高等问题,而且对我国的环境保护有着重要影响.介绍了国内外煤热解多联产工艺的研究状况,并对国内几种典型的煤热解多联产工艺进行了评述,总结了当前煤热解多联产工艺的优缺点和主要发展方向.     

生物质与煤共热解特性研究

选取4种典型生物质样品(麦秆、稻秆、木质素、造纸废液颗粒),将生物质样品与煤分别以1∶9、3∶7、5∶5的重量比例掺混。采用热重分析法,在相同升温速率下,对各掺混样品进行热解实验,探讨了生物质与煤热解特性的差异以及它们共热解时生物质对煤热解过程的影响。研究表明,生物质与煤的热解特性差异很大: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;在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;将各生物质样品与煤混合热解的实际微分曲线与按比例折算后曲线进行比较,得出实际微分曲线与折算曲线基本吻合,即生物质对煤的热解无明显影响。     

油泥-煤混合燃料热解产物的研究

利用色谱分析技术对油泥-煤混合燃料热解产物的析出规律进行研究。研究表明油泥-煤混合燃料热解主要产物为H2、N2、CO2、CO、CH4、C2H6、C2H4、C3H8和C3H6。无机气体产量在热解温度900℃达到最大值,烃类气体产量在热解温度650℃达到最大值。热解产物产量在煤占混煤比例为40%时达到最大值。     

旋转锥式热解炉内煤颗粒混合热解的实验研究

设计出一种旋转锥式煤热解炉,对炉内煤颗粒热解过程进行实验研究,测定了煤颗粒平均粒径、热解温度、旋转锥旋转速率及煤热解失重的关系.实验结果表明,随着煤颗粒平均粒径的增加、热解温度的降低和旋转锥旋转速率的减小,热解失重呈现出明显的下降趋势;此外,在煤颗粒中加入载热体,可促进煤颗粒热交换过程的传热效果,而且随着载热体混合量的增加使煤热解失重呈现增加趋势.研究结果有助于深入理解煤热解机理,为新型旋转锥式热解炉的深入研究和推广应用提供参考.     

煤的理化性质对生物质和煤共热解焦油性质的影响

将木屑分别与黑山煤、神木煤以不同比例掺混,利用自制热解干馏炉进行共热解实验。比较木屑的添加对共热解焦油、水和轻质焦油产率的不同影响,结合煤和生物质的热重分析结果与煤的13C核磁共振分析表征,探讨煤的结构、煤和生物质的热化学反应特性,对共热解焦油产率和品质的作用机理。结果表明:在一定配比范围内,木屑和煤之间的交互作用明显提高了共热解焦油中轻质组分的产率,同时热解水产率低于计算值;轻质焦油中的脂肪烃组分主要由木屑和煤热解产生的烷基自由基相互化合生成;煤热解产生的芳烃类自由基由于与生物质热解产生的羟基自由基生成杂酚化合物,从而抑制了热解水的生成。     

煤粉再燃煤焦异相还原NOx的影响因素分析

煤粉再燃烧技术是低NOx燃烧技术中正在发展的较有前途的一种方法。本文从再燃烧降低NOx原理分析人手，分析了煤种、煤颗粒粒径、热解条件、反应条件、煤中金属氧化物等因素对煤焦异相还原NOx的影响及规律，为进一步研究提供参考。     

生物质与三种不同变质程度的煤混合热解H2S析出规律

采用热重分析和色谱、质谱偶联技术,对玉米秆与三种不同变质程度的煤混合热解中产生的H2S气体进行了在线检测,研究生物质对不同煤种热解析出H2S气体的影响.研究表明:生物质与不同变质程度的煤的混合热解过程中H2S析出有着相似的规律,即生物质的加入使煤析出H2S提前,且随着生物质比例的增加,H2S在更低的温度下有较大的析出速度.生物质与煤共热解时,在380℃以前析出的H2S的浓度和析出量都比煤单独热解时的高,且随着生物质加入比例的增加而增加,这是生物质加氢作用的影响.且随着煤中含氢量的增加,生物质对煤热解过程的加氢作用表现得越不明显.生物质与不同变质程度的煤的混合热解过程中H2S析出规律是生物质加氢作用和矿物质固硫作用的综合结果.     

用热分析法研究煤的热解特性

采用热分析法对煤热分解进行了试验研究,探讨了影响煤热解的因素,例如,煤粉粒度对热解产物的影响;温升速率对煤热解的影响等。研究了混煤的热解特性,提出了反映煤热解特性的煤粉热解产物释放特性指数。用热解反应动力学方程研究煤的热解过程,并以平顶山煤为例,将计算数值和试验数据进行了比较,结果基本一致     

小球藻与准东煤共热解特性及NO_x前驱物释放规律

利用热重-质谱联用(TG-MS)技术对小球藻与准东煤进行共热解实验,研究小球藻质量分数分别为20%、40%、60%时混合物热解特性及主要NO_x前驱物的释放规律。研究结果表明:小球藻与准东煤共热解存在协同作用,可促使两种物质热分解的起始温度和终止温度降低,增强各自热解活性;准东煤热解时部分HCN会转化为NH_3,而小球藻热解时会有部分NH_3转化为HCN,共热解时促使上述两种相反转化趋势的因素同时存在且相互影响,从而使NH_3和HCN释放总量迅速减小;当小球藻质量分数为20%时,小球藻与准东煤共热解协同作用最强,且对NH_3和HCN释放量的抑制作用也最大。     

煤与稻草共热解特性研究

用热重法研究不同煤化程度煤与稻草共热解特性.结果表明：煤与稻草共热解的TG曲线随稻草掺混比例的增加向低温区移动,趋近稻草单独热解的TG曲线;DTG曲线主要热解阶段的两个区间曲线和特征参数分别与稻草、煤单独热解的相似.通过对热解特征参数实际值和理论值的对比,稻草对共热解过程有一定的促进作用,而煤对共热解过程则没有表现出明显作用.     

煤制清洁低碳能源的技术经济评价

一、煤制清洁能源的技术路线和主要技术 （一）技术路线煤炭经过加工，制备出适合煤转化工艺需要的原料煤。不同的煤转化工艺对灰分、硫分、粒度、水分等都各有具体的要求。原料煤经过气化，生产出粗煤气，经过煤气净化和变换，产生出一定的H2CO合成气（H2＋CO）；通过脱碳工艺，生产出高浓度的CO2，可注入油田、煤层，提高石油开采收率和煤层气产量。     

煤／塑料共热解的热重分析及动力学研究

利用热重技术研究了煤、塑料(高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和聚丙烯)及其混合物的热解行为.结果表明,由于分子结构的相似性,3种塑料有相似的热解失重行为,由于灰分和固定炭含量高,煤的失重率最低.煤和塑料存在重叠的热解温度区(438～521 ℃),有利于塑料向煤供氢.煤,塑料共热解时在高温区存在协同效应(T>550℃).动力学分析表明,采用1至4个连续一级反应模型即可拟合实验数据,活化能和指前因子分别为35.7～572.8kJ/mol和27×1038～1.7×1038 min-1,其值取决于材料本身的特性.     

水煤浆气化技术在中国的应用及其发展

我国矿物能源以煤为主,到2010年,一次能源消费结构中煤占60%左右.大力发展洁净煤技术,高效清洁地利用我国煤炭资源,对于促进能源与环境协调发展,满足国民经济快速稳定发展需要,具有极其重要的战略意义. 煤气化作为洁净煤技术的重要组成部分,具有龙头地位.它将廉价的煤炭转化成为清洁煤气,既可用于生产化工产品,如合成氨、甲醇、二甲醚等,还可用于煤的直接与间接液化、联合循环发电(IGCc)和以煤气化为基础的多联产等领域.     

宁东煤中低温热解特性实验研究

对宁东煤中低温热解特性进行研究,着重考察不同中低温度下宁东煤热解后固、液、气三相产物产率及组成,通过热解炉在相应气氛下进行反应,收集三相产物,分析所得数据来探究不同热解条件对反应的影响规律与反应机理。通过对宁东煤热解处理后得到的固体产物进行等温热重分析,根据热重曲线确认热解程度。采用气相色谱仪对宁东煤热解后得到的液相产物进行分析,研究溶液物质组成及浓度随温度的变化特性;采用气相质谱仪,根据特征峰得出产物类别,并对其进行定量分析。对宁东煤热解气体采用气相色谱仪,研究不同温度下各气体含量,并对宁东煤热解机理进行验证。     

煤基清洁燃料新技术

正结合国内工业示范,开发具有国际先进水平的煤基清洁燃料新技术,完成一批煤制清洁燃料及化工品发明专利,推动建设大规模煤基多联产工业示范,使我国煤基清洁燃气、煤制油、煤制烯烃等工业技术达到国际领先水平。     

棉秆与煤混合热解的特性研究

煤与生物质的混和燃烧是生物质利用的重要途径,两者的共热解是其中最重要的反应之一。为了研究煤与棉秆混合热解的影响因素,利用热重分析仪（Thermo Gravimetric Analyzer,简称TGA）,对煤与棉秆以1：1的比例掺混的混合物进行热解过程特性研究。通过对比煤和棉秆共热解过程的差异发现：煤与棉秆混合共热解过程中两者存在一定相互影响,棉秆对煤热解在温度较低的时候有一定促进作用,但随着温度的升高逐渐表现出较明显的相互抑制作用,对于生物质与煤混烧锅炉的设计和运行具有理论指导意义。     

移动床中热气体渗流传热对煤粒热解反应过程的影响

针对移动床内热气体对煤颗粒预热处理工艺,分析了颗粒料层中热气体渗流传热对煤热解反应过程的影响,建立了多孔介质渗流传热与煤热解反应相互作用的物理数学模型。研究了不同情况下移动床内气固温度和压力分布以及煤热解反应规律,计算结果表明,高温热气对移动床煤颗粒料层的热量渗透主要发生在渗透入口端区域,热解反应发生在热渗流作用区域,煤的热解反应对应酬内温度场分布有较大的影响,改变运行参数可以调整热渗透作用区域推移速度和物料温度水平,从而控制煤热解反应过程,在热解反应区域,孔隙率对流场,压损和煤热解过程有很大的影响。图9参11     

我国煤炭清洁高效利用技术创新目标

正研发与攻关战略方向:1煤炭分级分质转化。重点在先进煤气化、大型煤炭热解、加氢液化、焦油和半焦高效转化等。2重要能源化工产品生产。重点在天然气、超清洁油品、航天和军用特种油品、基础化学品、专用和精细化学品的生产工艺技术等。3煤化工与重要能源系统耦合集成。重点在与火力发电、炼油、可再生能源制氢、生物质转化、燃料电池等系统     

生物质能利用技术介绍

常规能源的有限性和日益严重的环境污染，使得人类需要寻找一些相对比较清洁的可再生能源。生物质能由于其数量巨大，对环境影响小，并具有可再生性，成为目前的主要选择之一。文章介绍生物质固化、气化、液化、热解、发酵和直接燃烧等生物质能利用技术的研究和应用情况，指出了这些技术中需要解决的问题以及目前的主要研究方向。