超细鹤岗烟煤热解实验研究及动力学参数分析

采用日本岛津（SHIMADZU）公司生产的DTG-60H型热重-差热分析仪研究了鹤岗烟煤在两个不同升温速率5C／min和10C／min下。对常规粒度与超细粒度4个煤样进行了热解实验．热解实验所用气体为纯N2,气体流量均为80mL／min．煤样的颗粒粒度由英国Malveyn公司的MAM5004型激光粒度分析仪测定．根据实验数据计算了各实验煤样热解动力学参数．结果表明,鹤岗煤粉热解的活性与其粒度的关系为：随着粒度的减小,其热解活性越好,活化能相对较小;并且随着粒度的减小,热解反应时间也减少,煤粉的热解特性随平均粒度减小而改善．     

再燃条件下超细煤粉热解碳氢组分的析出特性

利用管式热解炉与气相色谱仪研究了再燃条件下超细煤粉热解过程中碳氢组分的析出规律。试验研究表明：再燃条件下超细煤粉热解时,热解产物中碳氢组分的主要成分是CH4,而C2H4、C2H6、C3H6、C3H8、C4H10的析出量相对很少;龙口褐煤碳氢组分的析出量最多,神府烟煤次之,晋城无烟煤明显低于前两者;碳氢组分的析出量随煤粉粒度的减小而增加,但煤粉粒度减小到一定程度,煤中碳氢组分析出量的增加出现饱和临界现象。以超细的龙口褐煤、神府烟煤作为再燃燃料,由于挥发分中碳氢组分析出量较多,可以强化对NOx的还原效果。     

水煤浆和原煤粉居里点裂解仪对比实验研究

利用居里点裂解仪对水煤浆和原煤粉进行中速热解。介绍了居里点裂解仪的工作原理,计算了2种样品在实验中的热解动力学参数和升温速率,对比分析2种样品中速热解时的反应特性。结果表明,水煤浆的活化能为16.362 kJ/mol,大于原煤粉的活化能12.691 kJ/mol,但升温速率比原煤粉小,分别为617 K/s和834 K/s。实验还发现水煤浆因为其中水分的影响,其挥发分的热解有明显的滞后,但热解曲线的斜率比原煤粉大,说明水煤浆在经过热力储备阶段达到热解的活化能后其热解速率比原煤粉要快,最终的产量也稍高。     

超细与常规煤粉燃烧动力学特性及计算分析

采用热重-差热分析仪研究了元宝山褐煤与大同烟煤2个煤种常规粒度与超细粒度各4个煤样的燃烧特性,其升温速率均为30 ℃•min^-1、所用气体为纯O₂、气体流量均为80 ml•min^-1.根据试验数据计算了各试验煤样的综合燃烧特性指数和高、低温度段的燃烧动力学参数,用重量加权平均法计算了各煤样的平均表观活化能,重点讨论了常规粒度与超细粒度煤粉的燃烧特性的差异.     

神木煤显微组分热解特性和热解动力学

在高压热天平上考察了神木煤显微组分在不同热解温度、压力和升温速率下的热解行为 .并利用分布活化能模型 (DAEM)研究了显微组分的热解动力学 .结果表明 :在相同的热解条件下 ,镜质组比丝质组有较高的挥发分收率 .随热解温度升高 ,镜质组和丝质组的挥发分收率增加 .热解升温速率和压力对镜质组和丝质组的挥发分收率略有影响 .DAEM的动力学处理表明 :镜质组的归一化热解速率高于丝质组 ,热解活化能较低.     

超细煤粉的制备及性质研究

本文在研究神府 3- 1 煤粉行星球磨过程中各种因素的基础上 ,将原料煤粉分别经过不同大小钢球组合的工艺球磨 ,制得粒径小于 80 0 nm的超细煤粉 ,对其粒度和性质进行了表征和研究     

超细煤粉燃烧过程中污染物生成特性的研究

利用国产wRT-3P型微热量天平与英国产KM91006烟气分析仪联用对不同变质程度的超细煤粉进行了超细煤粉低温(小于800℃)燃烧实验,并应用QuinTox—Firework软件对燃烧过程中NO。和SO2的生成量进行跟踪检测、数据采集和整理。实验表明煤经超细化处理后,煤粉燃烧过程中NOx和SO2的生成特性发生了改变。同时,超细煤粉在燃烧过程中产生的CO延缓了煤表面发生的强氧化反应,有利于H2S与煤中其他矿物质的反应生成硫化物如CaS。     

超细煤粉燃尽时间的计算和实验研究

通过对超细煤粉燃尽时间的计算和热态炉实验的研究,在保持煤粉高燃尽率的同时,确定了再燃燃料在燃尽区的停留时间和煤粉粒度的关系。     

海藻热解特性及动力学分析

采用热分析技术研究了两种海藻的热解特性。热解实验在流量为 100 mL/min 的氮气气氛下,加热终温为 700℃,升温速率为10、20、30、50和 80℃/min 的条件下完成。由失重和失重速率曲线分析表明:热解过程大致可以分为4个阶段:脱水、两个主要脱挥发分和残留物分解。根据热重实验数据,采用Popescu法确定海藻热解机理函数并且计算活化能和指前因子,结果表明Avrami-Erofeev方程可以用来描述海藻的主要挥发分脱除过程,热解机理为随机成核和随后生长机理。随着转化率的增加,活化能和指前因子也随着增加。说明转化率低,热解较容易发生。     

藻渣热解特性及动力学分析

通过热重实验研究N₂气氛下升温速率对索氏提脂后的小球藻热解特性的影响,利用管式炉在N₂气氛下快速热解实验得出：在400℃时,小球藻热解转化率最高,生物油产率达57.6%,热解气为10%。采用等转化率方法FWO和KAS法对藻渣热解动力学进行分析和比较,结果表明：藻渣热解的主要热解阶段为25～800℃,可分为3个阶段,藻渣的DTG曲线存在两个失重峰,且随着升温速率提高,TG和DTG曲线都向高温区偏移,最大失重速率和残余固体质量都增加。N₂气氛条件下藻渣的主要热解阶段表观活化能和指前因子分别为228.46 kJ/mol和2.49×10²¹ min^-1,此阶段下FWO法和KAS法均能很好模拟藻渣热解数据,线性拟合相关系数(R²)均在0.96以上,最佳热解函数为dα/dT=2.49×10²¹/β exp(-228.46/(RT))(1-α)⁸。     

The importance of temperature rise time in pyrolysis kinetic studies

The measurement of the kinetics of fast chemical reactions, such as hydrocarbon pyrolysis, is often hampered by limitations of the experimental reactor. To overcome problems in getting to reaction temperature, a micro-reactor system has been developed with temperature rise times (TRT) in the millisecond range. Data is presented for the dynamic response of a Curie Point pyrolyser along with a computer simulation of how the gas-filled micro-reactor would respond. The importance of temperature rise time is clearly demonstrated by the computer simulations of propane and naphtha pyrolysis in the temperature range of 600°C and 1100°C.     

停留时间对低阶煤快速热解产物分布、组成及结构的影响

利用自由落下床反应器,研究了快速热解过程中颗粒停留时间对神木烟煤和内蒙古褐煤热解过程的影响,并进一步延长快速热解新生半焦停留时间考察了半焦的二次热解过程。结果表明,快速热解过程中颗粒停留时间的增加促进了挥发分的析出,神木烟煤热解焦油产率持续增加,内蒙古褐煤热解焦油产率先增加后降低。停留时间对焦油品质有明显影响,随时间的增加,两种煤快速热解轻质油中苯类和苯酚类单环化合物含量均先增加后降低,进一步延长停留时间,多环芳烃化合物含量显著增加。快速热解半焦的二次热解主要促进了气体的生成,焦油产率和组成无明显变化,挥发分的进一步析出促进了半焦微孔的发展,神木烟煤和内蒙古褐煤半焦比表面积均显著增加。这表明,在以高品质焦油为目标产品时,采用较低的反应温度、较适宜的煤粒停留时间的快速热解工艺条件是可取的。     

五彩湾煤和吐鲁番煤热解动力学模型评估与应用

煤热解是煤热加工利用的基础反应,热解动力学模型有助于预测煤在热解过程中挥发分脱除规律,当前文献中已报道了多种热解动力学模型,厘清不同热解模型参数选择的差异,评估不同模型对煤种及热解反应适应性可为热解工艺设计提供参考。采用¹³C NMR核磁共振测量了五彩湾煤和吐鲁番煤的碳化学结构,并使用热重法测量了不同加热速率下的两种低阶煤失重曲线,结合分段式单一速率扫描法、等转化率法和3段式高斯分布活化能模型（3-DAEM）分析热重实验数据。结果表明单一速率扫描法得出的动力学参数难以准确揭示热解反应机理;等转化率法可以较好地得出热解活化能及指前因子分布图;将等转化率方法获得的指前因子赋值给分布活化能模型,可以避免分布活化能模型指前因子选择的盲目性;3-DAEM模型仅需要一条TGA曲线便可获得适用于整个加热速率的动力学参数,其预测结果与实验数据吻合最好,且模拟得出的活化能分布图很好地反映了煤热解三个阶段特征。     

Na及矿物类型对高碱煤快速热解焦油及BTEXN产物分配的影响

轻质芳烃（BTEXN）如苯、甲苯、乙苯、二甲苯和萘作为高价值化学原料,在工业中具有广泛应用。煤干馏焦油的精制是BTEXN重要生产方法之一。本文分别选用红沙泉和将军庙两种典型新疆高碱煤,通过逐级萃取及外源添加Na两种预处理方式,利用Py-GC/MS半定量研究了高碱煤中钠形态和含量,以及矿物组分类型对煤快速热解焦油及BTEXN产物分布的影响。结果表明,两种高碱煤中固有矿物质均可提高焦油及BTEXN析出量,水溶性矿物质（Na）对此起关键作用。内源性水溶性矿物及醋酸铵溶性矿物使红沙泉煤焦油析出量提高22%和55%;而外源添加的水溶性NaCl和醋酸铵溶性CH₃COONa降低了将军庙煤焦油析出量。水溶性矿物及1.0%（质量）的NaCl和CH₃COONa分别使煤焦油中的BTEXN析出量提高45%、42%和62%,醋酸铵溶性物质及低含量[0.4%(质量)]Na则会抑制BTEXN的析出。     

间歇式给料的生物质快速热解制油的实验研究

设计了间歇式给料的鼓泡流化床反应器,对生物质在不同的反应温度、不同的流化气速以及不同的床层高度等条件下的生物质热解进行了研究。结果表明热解温度是生物质产油率的主要影响因素,流化气流速和床层高度对产油率也有一定的影响。在最佳的反应条件下,生物质油的产率可达65%,其主要组分为有机酸和呋喃。     

Captive sample reactor for kinetic studies of coal pyrolysis and hydropyrolysis on short time scales

An apparatus has been designed for kinetic studies of coal devolatilization under closely controlled heating rates, temperatures, and pressures. The reactor system employs a wire-mesh pyrolysis furnace driven by an electronically-controlled power supply to ensure uniform heating rates and precise crossover to a variable length isothermal period; a rapid quenching scheme permits resolution of kinetic processes in 0.1 s intervals, extending the sensitivity of kinetic measurements from the initial stage of pyrolysis through to completion of primary devolatilization. Time-resolved kinetic studies on a bituminous coal in vacuo (13 Pa) and under helium (0.22 MPa) illustrate the operation of the reactor.     

钙基添加剂对煤慢速和快速热解行为的影响

在固定床反应器上对淮北煤(Hub)进行热解实验,测定了气体、焦油和焦炭的产率、主要气体的累积释放量以及苯、甲苯和二甲苯(BTX)产率,旨在考察2种常见钙基添加剂CaCO3和Ca(OH)2对煤慢速和快速热解的影响。在慢速热解情况下,无论CaCO3还是Ca(OH)2都使焦炭产率明显降低,气体产率上升,焦油产率有所下降,BTX产率增大,但Ca(OH)2的作用较强。在快速热解情况下,钙基添加剂使焦油产率略有下降,气体和焦炭产率略有增大,但增加不明显。由此表明,钙基添加剂在慢速热解时对焦油二次裂解及对煤焦分解的作用较大。     

用热分析技术研究煤的热解特性

用热分析技术研究了自洗蒙古煤和乌煤在氮气中的热解特性,探讨了升温速率和煤样粒径对热解过程的影响,根据煤热解产物释放特性指数r的大小来确定两种煤的热解性能。结果表明:同一升温速率下,自洗蒙古煤的热解特性要好于乌煤;同一种煤,升温速率越高,r值越大,热解特性越好。应用不同升温速率下的热解曲线计算出两种煤热解过程的动力学参数。用等转化率法求得热解过程的活化能;用主曲线法确定失重过程的最可几机理函数。     

基于热重法的准东煤等转化率热解动力学模型

准东煤热解脱挥发分特性对其热加工利用过程具有重要影响,建立准东煤热解通用动力学模型对预测挥发分产率及反应性能具有重要意义。采用热重测量了不同升温速率条件下的准东煤脱挥发分失重特性,使用Friedman、Flynn-Wall-Ozawa（FWO）和Kissinger-Akahira-Sunose（KAS）3种等转化率模型来处理热重实验数据,仔细分析了不同模型参数的获得方法及不同模型中活化能及指前因子的差异。研究结果表明,准东煤活化能分布函数呈现单峰分布;相比其他模型,FWO模型能够较好地描述准东煤的热解过程。