高挥发分煤与高硫焦煤共热解过程中硫的迁移

用固定床反应器进行高挥发分烟煤和高硫焦煤的热解实验,利用气相色谱、热重、质谱等研究了高挥发烟煤和高硫焦煤混合共热解过程中硫的转化。结果表明,在共热解过程中发生了硫的迁移行为,高挥发分烟煤中的含氢自由基可以与高硫焦煤中的硫结合,生成H₂S,增加了挥发分中的硫含量,降低了焦中的硫含量,增加高硫炼焦煤的使用,可以降低配煤成本。     

炼焦过程中硫元素迁移规律研究

以华北地区的峰峰低硫肥煤和山西中硫焦煤为原料,利用1 kg热解试验装置进行模拟炼焦试验,并对所得焦炭、煤焦油和煤气产品中硫元素形态和质量进行测定,揭示了炼焦煤中硫元素的迁移规律。结果表明:两种炼焦煤挥发分差别不大,硫元素迁移规律基本相同;炼焦过程中,不但原料煤中硫酸盐硫得以保留,还有其它形态硫经过复杂的热解化合反应生成新的硫酸盐硫;无机硫中的黄铁矿硫和有机硫中的脂肪硫、硫醚、硫醇等在炼焦过程中以H2S形式转移到煤气中,转移效率一般低于50%;原料煤中黄铁矿硫含量越高,H2S的转移率也越高;其他噻吩硫等在炼焦过程中不分解,留在焦炭中。     

不同配比长焰煤对高硫焦煤共热解行为及硫迁移的影响

为探究在高硫焦煤中添加长焰煤对煤热解过程及硫形态转化的影响，使用大容量热失重装置考察不同配比长焰煤与高硫焦煤配合的共热解实验，研究了高硫焦煤与长焰煤共热解协同效应；并利用非破坏性光电子能谱（XPS）对热解后的焦炭进行表征，结合煤样的铝甄低温干馏实验，进一步探讨不同配比长焰煤对高硫焦煤中硫形态迁移的影响。结果表明：高硫焦煤中的硫以有机硫为主，其中噻吩类硫质量分数为40%、亚砜类硫质量分数为34%，通过铝甄低温干馏后，87.5%的硫分留在了半焦中，2.8%和9.7%的硫分分别转移至焦油和气体中；不同配比长焰煤与高硫焦煤共热解过程中，在575℃～650℃存在明显的负向协同效应，并且随着长焰煤配比的增加，负向协同效应程度增加；当长焰煤配入质量分数为5%时，能够有效提高脱硫率，促进高硫焦煤中硫化物硫和亚砜类硫的逸出。     

渭北煤中硫的赋存特性研究

对渭北煤中硫的赋存特性进行了较为系统的研究,经对煤样进行工业分析,全硫、形态硫、煤灰成分的测定,渭北煤呈现出灰分含量高、水分含量较低、中高挥发分、高硫含量等特征。对原煤样进行XPS测试,煤中硫的存在形态较为复杂,其中有机硫所占比例非常大,样品表面的有机硫含量达到80%。而在有机硫中,主要是噻吩类和硫醇硫醚型硫,共占到有机硫含量的96%。由此可见在研究渭北煤中的硫脱出迁移特性必须着重考虑有机硫的脱出迁移特性。研究煤中硫的赋存特性,为煤的脱硫提供具有应用价值的数据和脱硫方法,对于减少二氧化硫的排放具有重要意义,符合国家可持续发展战略的要求。     

渭北煤中硫的赋存特性研究

对渭北煤中硫的赋存特性进行了较为系统的研究,经对煤样进行工业分析,全硫、形态硫、煤灰成分的测定,渭北煤呈现出灰分含量高、水分含量较低、中高挥发分、高硫含量等特征。对原煤样进行XPS测试,煤中硫的存在形态较为复杂,其中有机硫所占比例非常大,样品表面的有机硫含量达到80%。而在有机硫中,主要是噻吩类和硫醇硫醚型硫,共占到有机硫含量的96%。由此可见在研究渭北煤中的硫脱出迁移特性必须着重考虑有机硫的脱出迁移特性。研究煤中硫的赋存特性,为煤的脱硫提供具有应用价值的数据和脱硫方法,对于减少二氧化硫的排放具有重要意义,符合国家可持续发展战略的要求。     

钙基高硫煤共热解焦中硫测定方法及分布规律

运用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)分别研究了焦炭中无机硫和有机硫的类型,尝试用一种新方法分析热解焦中形态硫,即碘量法测定焦中无机硫化物含量、且可以直接测定焦中有机硫含量的方法,并运用此方法考察了钙基添加剂对高硫煤高温热解后形成的焦中形态硫分布的影响规律.结果表明:钙基添加剂改变了煤热解后焦炭形态硫的分布,一方面,通过高温固硫作用,提高了焦中无机硫化物含量所占比例(其中无机硫化物主要以CaS形式存在);另一方面,通过促进煤中有机硫的分解,降低了焦炭中有机硫含量所占比例.     

生物质型煤热解过程中硫元素迁移特性

以神木市石窑店煤矿的煤为原料,不同浓度Na OH改性葵花籽皮与花生壳为生物质黏结剂,两者混捏冷压成型制备生物质型煤,而后高温干馏制备型焦。参照国标GB/T214-2007《煤中全硫的测定方法》测定型煤型焦中全硫含量,研究了生物质型煤热解过程中硫元素的迁移特性。结果表明:生物质型煤型焦的全硫含量约0.3%左右,且型煤全硫含量均高于型焦,由于硫铁矿硫无机硫与部分有机硫的气、液相迁移造成,型焦中主要残留硫酸盐无机硫与性质稳定的噻吩有机硫。神木粉煤粒度在0.425～0.074mm范围内,型煤与型焦硫含量呈现小高峰。2.0%Na OH改性生物质型煤型焦全硫含量较1.5%、2.5%Na OH改性生物质型煤型焦全硫含量稍高。     

典型炼焦高硫煤热解过程中硫迁移规律研究

选择一种山西肥煤(YX)、新西兰1/3焦煤(NXL)和一种山西焦煤(JX)为研究对象,模拟工业炼焦条件,在水平管式炉中制备了300℃~1 000℃的半焦,用化学分析法分析了原煤及不同温度下半焦中的形态硫含量的变化,并用XRD考察了热解过程中煤中硫铁矿晶型的转变.结果表明,三种煤中的全硫都随热解温度的升高而降低,随着变质程度的升高,全硫降低最大的温度区间向高温偏移.除YX外,其他两种煤中的硫酸盐硫随温度的变化不明显;三种煤中的硫铁矿先分解成FeS1-x,当温度超过600℃,FeS1-x进一步分解为FeS;三种煤中的有机硫变化无明显的规律.     

高硫煤中形态硫的热解迁移特性

对西北地区石炭纪高硫煤进行热解实验,考察了热解温度(200℃～1 000℃)和热解停留时间(20min～100min)对煤中形态硫的迁移特性的影响,并通过FTIR分析了热解过程中半焦的结构变化情况.研究表明,高硫煤中全硫随热解温度的升高先减小后增大,在600℃时达到最低;硫酸盐硫的含量较低,维持在0%～0.5%之间;硫化铁硫随着热解温度的升高逐渐减小;有机硫随热解温度的升高先减小后增大,在500℃时达到最低.无机硫脱除率高于有机硫脱除率.煤热解过程中氧和硫等杂原子官能团在半焦中不断减弱.     

次烟煤与高硫焦煤共热解相互影响及动力学研究

为了研究次烟煤与高硫焦煤共热解过程中的相互作用,选取资源相对丰富的水峪高硫焦煤(SC)作为主炼焦煤样,伊宁次烟煤(YC)为配入煤样,通过热重分析技术对2种煤样及其不同配比混煤的热解行为进行了研究,并通过计算动力学参数分析热解过程的动力学特性。结果表明,由于变质程度的不同,煤样SC和YC单独热解的行为差异明显;混煤共热解的失重率随着YC掺入比例的增加而增大,但共热解行为并非SC和YC热解特性的简单加和。动力学分析表明,2种煤及其混煤在不同热解反应阶段的动力学参数不同,各热解阶段的活化能和指前因子数值的大小顺序均随YC掺入比例的增加呈规律性变化,但并非单种煤热解活化能和指前因子数值的简单加权平均,混煤的热解行为是2种原煤相互作用的结果。     

高硫炼焦煤热解过程中有机硫形态变迁规律

选择两种矿物质含量不同、硫含量相近的炼焦煤进行HCl-HF-CrCl2联合脱除矿物质实验,将脱矿物质后的煤分别在300℃,500℃,700℃和900℃下热解,用XPS研究煤中有机硫形态在热解过程中的变迁规律.将S2p谱用Lorentzian-Gaussian拟合分为3个峰:有机硫化物(163.3eV±0.4eV)、噻吩(164.1eV±0.2eV)和亚砜(166.0eV±0.5eV).结果表明,脱除矿物质后的煤中不存在硫铁矿硫和硫酸盐硫,煤中的有机硫分布是均匀的,以三种形态赋存,即有机硫化物硫、噻吩硫和亚砜硫,在两种脱矿物质后的煤中都未检测到砜类硫.两种煤中的有机硫化物在700℃时分解完全,低温下有机硫化物硫主要以气体形式逸出,高温下低价态的有机硫化物硫可与煤基质结合转化成噻吩硫;噻吩硫含量在300℃以下无明显变化,随温度升高,噻吩硫含量有所增加;亚砜硫在整个热解区间变化无明显规律.     

金属氯化物对高硫煤焦化过程中硫迁移特性的影响研究

高硫煤炼焦所得焦炭中硫含量较高限制了高硫煤的应用。采用碱土金属氯化物(NaCl及KCl)、碱金属氯化物(MgCl₂及BaCl₂)、过渡金属氯化物(AlCl₃及FeCl₃)对高硫炼焦煤进行浸渍处理，考察不同金属氯化物对高硫煤焦化过程中不同形态硫迁移特性的影响，旨在提高高硫煤炼焦质量，降低焦炭硫含量。实验结果表明：NaCl处理有助于煤样中无机硫的迁移，对有机硫的迁移影响较小。BaCl₂及FeCl₃处理不利于焦化过程中无机硫的迁移，但有机硫的迁移效果较好。金属氯化物处理会提高焦炭中噻吩硫及亚砜硫含量。同时，会增加煤焦化所得焦炭的灰分含量，降低焦炭的品质。而金属氯化物处理对高硫煤炼焦的结焦率影响较小。     

炼焦条件对焦炭质量的影响

正炼焦过程是影响焦炭质量的主要因素。为了解不同炼焦操作对焦炭质量产生的影响,澳大利亚煤炭工业基金项目选取3种煤测试炼焦条件对焦炭质量的影响。这些煤代表了典型的硬煤、半硬煤和软焦煤。试验中3种煤标记为高挥发分软焦煤(HVCC)、优质硬焦煤(HCC)和低挥发分半硬质焦煤(LVCC)。选用ALS Coal公司的小型焦炉进行炼     

有机酸脱除热解焦炭中硫的实验研究

原煤中FeS₂热解转化后的主要产物是FeS,它是原煤所制备的洁净煤燃烧后排放SO₂的主要来源。本研究提出采用有机酸脱除焦炭中硫的方法,通过分析纯FeS溶解实验选取了几种溶解效果较好的有机酸,考察了有机酸种类(草酸、柠檬酸、乙酸)、有机酸浓度(0.1 mol/L～1 mol/L)、煤阶(无烟煤、烟煤)对热解焦炭硫脱除率的影响规律。结果表明：草酸、柠檬酸、乙酸对FeS的溶解效果较好,FeS在三种有机酸溶液中的溶解量约为在相同浓度盐酸溶液中的溶解量的1/3。采用高温管式炉对煤样进行热解,使挥发分完全释放、形成焦炭,煤中FeS₂转化为FeS。依据GB/T 214-2007,使用库仑定硫仪测量焦炭中硫含量。将1 g焦炭置于25 mL酸溶液中,浸泡8 h后用蒸馏水洗净,烘干,再测量其中硫含量。在高硫无烟煤和烟煤的热解焦炭硫脱除实验中,草酸对硫的脱除率最高,其次分别是柠檬酸、乙酸。0.25 mol/L的草酸对高硫无烟煤热解焦炭中硫的脱除率为8.1%,对高硫烟煤热解焦炭中硫的脱除率为11.8%。增加有机酸浓度至0.5 mol/L,焦炭中...     

宁东煤热解初始段硫迁移的分子动力学模拟

为探究硫元素在煤热解过程中的迁移规律和污染物的形成,以宁东煤为研究对象,采用X射线光电子能谱、~(13)C固体核磁等表征手段结合工业分析、元素分析对宁东煤内部元素种类、化学价态以及成键方式进行分析,构建了2种含硫低阶宁东煤干燥无灰基下的化学结构模型。在Material Studio软件中经过分子动力学退火模拟和几何结构优化得到了立体结构明显的化学结构,保证了每个模型盒子中有4个硫原子,以正确归纳煤热解过程硫的迁移路径和产物。采用ReaxFF力场在参考温度2 500 K下进行200 ps的分子动力学模拟,发现热解产物分布与参考模拟结果吻合较好,证明了模型构建的合理性。通过归纳硫醇和硫酚存在形式的S原子分别在煤热解过程初段的转变特性,发现2种存在形式的硫原子均进入焦油产物中,但具有不同的迁移速率和稳定链结构。这属于硫在煤热解初始阶段的迁移,可解释实际低温煤热解时煤焦油中含硫较高的现象。需提高模拟参考温度或延长计算时间,才能确定煤热解过程硫迁移的二次反应行为。     

高硫石油焦热解过程及硫形态的变化特性

在管式炉实验装置上进行不同温度高硫石油焦N₂气氛热解实验,并利用X射线光电子能谱分析（XPS）技术进行表征,深入分析高硫石油焦热解过程中硫形态变化特性,同时采用热重-红外联用（TG-FTIR）技术深入分析热解过程。热重分析结果表明,高硫石油焦热解经历了干燥脱水阶段,长链脂肪烃、稠环芳香烃等组分分解阶段,在430℃和635℃失重速率达到最大形成失重峰。红外分析结果表明,高硫石油焦热解释放气体主要包括CO₂、CH₄、H₂O、SO₂、芳烃化合物和脂肪族化合物等,并且在不同温度区间释放气体组成有着巨大的差异。XPS分析结果表明,高硫石油焦表面硫含量及存在形态与热解温度紧密关联,随着热解温度的不断升高,高硫石油焦表面硫含量在700℃达到最大值,不同硫形态之间发生相互转化。     

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。     

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。     

中国煤中硫的分布特征研究

以“中国煤种资源数据库”为基础,结合新采集煤样,对中国不同煤田2237个煤层煤样的硫含量数据进行了统计分析,分不同时代、不同地域和不同煤种讨论了中国煤中硫的分布特征,并总结了煤中硫的分布规律.认为中国煤中硫的含量分布与成煤时代、聚煤地区密切相关.引入“储量权重”概念,按聚煤区储量加权计算,中国煤中平均硫含量为1.02%,该数值比算术平均值(1.40%)更能准确地反映中国煤中硫的含量分布.     

煤燃烧过程中各形态硫析出规律的研究

利用改进的自动测硫仪,以高有机硫北宿烟煤和高黄铁矿硫阳泉无烟煤作为研究对象,在不同温度下对原煤和脱无机硫煤在煤燃烧过程中硫析出特性进行了研究,另外对原煤和脱无机硫煤在热解和燃烧时硫形态的变化进行了研究．实验表明：黄铁矿硫、有机硫、煤中有机硫的分布在不同温度下具有不同的析出能力;煤热解和燃烧过程中各形态硫可以向其它形态转移,使硫的析出变得十分复杂．其结果对研究煤燃烧过程中硫的析出规律及燃中固硫有一定帮助．