神府粉煤热解动力学及产物半焦研究

通过TG/DTG热分析仪,对不同升温速率下神府粉煤热解特性进行实验研究,利用扫描电镜(SEM)对不同升温速率下的产物半焦进行外貌表征,将粉煤热解过程分为三段,分别建立一级动力学模型。结果表明,随着升温速率的增加,粉煤热解失重率降低,当升温速率由10℃/min升高到30℃/min时,热解失重率由37. 0%降低到23. 02%;产物半焦具有丰富的孔隙结构,升温速率越大,热解产物半焦的孔径越大,且排列趋于规则化;由一级动力学模型结果可得,活化能和频率因子之间存在补偿效应。     

粉煤热解产物焦粉的综合利用

根据陕北资源禀赋特点,粉煤中低温热解是适合陕北长焰煤特性的一种有效煤炭分质利用技术。研究表明：中低温热解产物焦粉的产率占70％左右,所蕴含的能量占80％左右。因此,从产率和能量的角度看,粉煤热解产物焦粉的综合利用应是煤炭中低温热解的重点。通过介绍6种焦粉利用方式,包括燃烧发电,气化,成浆,成型,高炉喷吹用煤,炭质吸附剂,提出了制定焦粉标准重要性,从而加速实现粉煤的清洁、高效、环保利用。     

废轮胎热解半焦燃烧动力学研究

利用热重－差热（ＴＧ－ＤＴＡ）分析仪对废轮胎热解半焦进行燃烧反应实验与机理研究．试验载气为空气,在２０ ℃～１０００℃温度范围内不同的加热速率下（１０ ℃／ｍｉｎ,３０℃／ｍｉｎ,５０℃／ｍｉｎ）对各种热解条件下制得废轮胎半焦进行燃烧动力学研究,分析了温升速率、制焦条件等对丰焦燃烧反应特性的影响,求出废轮胎半焦燃烧的动力学参数．提出丰焦两组分燃烧反应动力学模型,模型与实验数据符合很好．     

粉煤加氢快速热解技术的研究开发及工业化实践

介绍了粉煤加氢快速热解技术的研发历程、技术概况、工艺原理、技术难点、工艺流程及特点。中试实验结果表明:热解焦油产率最高达23.1%,为原料煤格金焦油产率的187%;产品焦油的含尘率为0.08%,密度为1127kg/m^3;热解半焦的固定碳含量为81.3%,半焦比表面积为8.19m^2/g,平均孔径为4.95nm;合成气中H2和CO的体积分数分别为43.64%和31.99%,合成气热值达到12.16MJ/m^3以上。计算表明,该中试装置81h连续稳定运行期间的物料平衡偏差为1.79%,系统能效为94.6%。     

粉煤气化条件下不同粒径半焦的表征与气化动力学

利用可模拟真实粉煤气化条件的平流火焰反应器制取了同一煤种的2种不同平均粒径的半焦,并对其进行了物理表征和气化反应动力学研究. 其物理表征显示,小颗粒半焦的平均比表面积远小于大颗粒半焦. 半焦的CO2气化实验表明,含很多小孔的大颗粒半焦的气化反应受内扩散影响显著,比表面积较小的小颗粒半焦具有更高的气化反应速率. 利用随机孔模型导出了反应速率Ri. 根据小颗粒半焦在不同温度下平衡态时的反应速率Ri,s值获得半焦气化的本征气化反应速率表达式为Ri=1.243′103exp(-19243.5/T) g/(m2×min).     

淖毛湖煤加氢热解产物特性及半焦气化反应性

在加压固定床反应器中进行淖毛湖煤在常压和1.5 MPa氢气和氮气中的热解试验,利用多种表征方法对比研究了氢气和氮气下的热解产物产率和组成及半焦结构的变化,并利用热重分析研究热解半焦的CO₂气化反应性。结果表明：与常压N₂中热解相比,煤在加压的H₂中热解可有效提高热解气体中CH₄和C₂～C₃的产率,在800℃热解CH₄和C₂～C₃的体积产率分别由53.5和16.6 mL/g增至345.6和20.8 mL/g。焦油和轻质焦油产率也有效提升,在600℃下,与常压N₂中热解相比,1.5 MPa H₂中煤热解的焦油产率由19.3%升至22.8%,焦油中脂肪烃含量由35.5%降至14.8%,单环芳烃含量由8.3%增至28.9%,轻质焦油质量分数和产率分别升至95.0%和21.8%。半焦的N₂吸附和拉曼光谱分析结果表明,煤在加压H_...     

高碱低阶煤热解及热解半焦研究进展

我国碱金属、碱土金属(AAEM)含量高的低阶煤储量丰富。高碱含量造成锅炉受热面结渣沾污及气化炉结块腐蚀等难题,低阶煤内水高、氧含量高、挥发分高、发热量低以及易氧化自燃等特性为其储、运、用带来极大的难题。热解可生产优质燃料和高附加值化工原料,也是燃烧、气化、直接液化等过程的起始阶段和/或伴随反应,煤在热解阶段发生的反应、经历的变化,对煤转化利用的效率和清洁程度起重要、甚至决定性作用。笔者对煤热解与热解半焦研究及进展进行综述性评价,着重探讨煤中AAEM对热解过程及半焦的影响。结果表明,热解研究装置模拟的工况与现代煤化工过程中煤热解所处环境相差甚远,半焦样的代表性不强使热解研究成果的指导意义不大;对煤中不同赋存形态AAEM的分离方法有待完善,还需筛选、尝试新的萃取试剂;基本掌握了煤热解过程中AAEM的变迁行为,但尚缺乏控制煤中AAEM危害的有效方法。高碱低阶煤的安全高效洁净转化利用技术仍待突破。     

褐煤热解及半焦成型特性研究

以褐煤为原料,通过原煤热解与半焦成型实验,研究了热解终温对产物分布的影响及半焦的成型特性与反应活性;利用气体在线分析仪、GC-MS对热解产物进行表征;研究结果表明,热解温度由450℃提高到750℃,热解气体产率持续增大,半焦收率则持续减少,焦油收率在550℃时最高;气相组分中H2含量持续增加,CO2和CH4含量减小,CO含量在650℃时最高;热解焦油主要由萘及其衍生物、高碳数直链烷烃、苯酚及其衍生物、蒽、菲及衍生物、稠环芳烃和中性含氧化合物(醛、酮、呋喃)组成,随热解温度升高,多侧链取代化合物含量减少,稠环化合物含量增加;热解改质后,半焦型煤强度提高了3 MPa,半焦型煤的CO2反应活性高于半焦。     

低变质粉煤热解过程研究

在管式电炉上研究了碱房沟、王家沟、孙家岔煤热解过程中温度变化对其热解产物收率和性能的影响。研究结果表明,管式炉电加热25 min温度达到500℃左右,热解气体大量析出,且随温度的升高,煤样失重率、煤气收率呈递增趋势,焦油收率基本不变;加热终温为800℃时,除CO外三种煤热解气体成分变化趋势基本一致,这和煤样的组织结构有关。     

神府煤粉燃烧特性

为了给煤粉锅炉用户提供煤粉优选理论依据,以煤粉锅炉主要用煤神府煤制备的煤粉为研究对象,采用TG-DTG对煤粉的燃烧特性进行研究,分析了不同煤粉及升温速率对煤粉燃烧特性的影响。结果表明:在空气气氛下,升温速率提高,TG、DTG曲线向高温方向移动,煤粉的着火温度升高,最大质量变化速率增大,最大失重温度提高,燃尽指数增大;随着灰分和粒径改变,升温速率为10或20℃/min时,煤粉的着火温度变化不显著,燃尽指数及综合燃烧特性指数均有影响。灰分减小,粒径不变时,D煤粉的综合燃烧指数为1.51,优于粒径74μm、灰分9.5%的P煤粉。     

粉煤热解干法熄焦余热回收工艺流程分析及模试

针对现有粉煤热解生产过程中水资源消耗大、半焦水分含量高、环境污染严重等问题,本文提出利用惰性气体作为熄焦介质实现干法熄焦以及余热回收干燥煤粉的新工艺。通过系统模拟研究不同循环介质（氮气、二氧化碳、烟气及煤气等）的初始温度、水汽含量、流量等操作条件对热解半焦熄焦冷却后温度和煤干燥预热后温度的影响规律,分析该工艺节水、节能效果,开展了万吨级粉煤热解模试验证。结果表明,采用干法熄焦处理热解半焦并回收余热的工艺技术可行,熄焦后半焦温度和煤干燥预热出口温度与干燥介质种类无显著关系,与气体比热容密切相关;与湿法熄焦相比,干法熄焦工艺具有显著节能效果且耗水为零,在满足工艺要求的同时可以回用半焦显热的65%~75%。理论分析和试验均证实了干法熄焦余热回收具有良好的应用前景。     

电站煤粉锅炉掺烧兰炭试验研究

为考察兰炭在电站煤粉锅炉上的适应性,确定兰炭在煤粉锅炉上的掺烧比例和方式,在充分掌握兰炭燃料特性基础上,在国内首次进行了配中速磨制粉系统的电站煤粉锅炉掺烧兰炭试验。试验结果表明,电站锅炉燃用兰炭具有减轻燃烧器喷口结渣、大幅降低烟气污染物生成量、对低热值煤具有较好替代作用等优势,试验锅炉可以预混掺烧方式实现安全稳定燃用33%比例的兰炭。针对兰炭的强磨损、低燃尽特性对制粉系统以及锅炉安全经济运行可能产生的不利影响,提出了"预混+防磨+燃烧调整"的燃用兰炭原则。     

低阶粉煤热解-气化一体化装置构想

为了实现《煤炭深加工产业示范"十三五"规划》中指出的研发清洁高效的低阶煤热解技术、攻克粉煤热解等关键技术及开发热解-气化一体化技术目标,通过阐述煤的热解和气化反应原理及目前普遍存在的热解、气化分产现实,提出了以分质产品、物料互给、热能循环、积木组合、塔状结构等为理念的一体化技术路线,并构想了一种双塔结构的低阶粉煤低温热解-气化一体化装置,介绍了该构想的理论基础、工艺流程、部件结构和主副塔组合方案。该构想装置可以将低阶粉煤分质生产出热解水蒸气、低温热解煤气、气化煤气、半焦等产品,为煤炭梯级延伸加工提供条件。     

高炉喷吹煤粉的热解过程及其动力学规律

采用热重分析法(TGA)对国内几家钢铁厂喷吹煤粉(天铁、武钢、马钢)的热解过程及其动力学规律进行了研究.实验中升温速率分别为10、20、40℃/min,终温为1000℃.热解在氮气气氛下进行,并用高纯氮气作为保护气体.实验结果表明:喷吹煤粉样的热解特征温度基本随挥发分的增大而降低.随着升温速率的提高,喷吹煤粉的最大热解速度提高.对应的峰值温度升高,最终失重率呈上升趋势.通过用积分法对热解动力学参数求解,得到喷吹煤的热解反应级数为2,热解反应动力学参数的计算结果真实地反映了喷吹煤粉的热解情况.     

煤焦油馏分微波萃取神府煤热解液体产物的研究

为提高煤在萃取过程中的转化率,考察微波辅助萃取煤的工业化可行性。在微波辅助下,以神府低温煤焦油馏分为溶剂,在最优操作条件下萃取神府煤,将萃取混合液在510℃条件下热解,分析了热解液体产物的性质及组成,得到了加工方案。结果表明:液体产物主要由酚类化合物、芳烃化合物及烷烃组成,酚类含量较高,其在萃取热解液体产物中的比例均达到50%以上,主要由苯酚、C1～C4苯酚组成,大于C4苯酚的含量很小,其中由苯酚、C1-苯酚、C2-苯酚组成的低级酚含量占总酚含量的70%以上,因此对液体产物进行加工时,需要将低级酚类化合物从液体产物中先分离出来。     

135 MW机组锅炉掺烧半焦试验及经济性分析

为了推广半焦在大型煤粉锅炉上的应用,通过在135 MW煤粉锅炉上的半焦掺烧性能试验,分别从电厂锅炉效率、厂用电率、供电煤耗、环保指标、检修维护成本以及煤炭价格等方面分析了煤粉锅炉掺烧半焦对电厂供电成本的影响。研究结果表明,掺烧30%左右的半焦对锅炉运行经济性影响较小,在目前的煤炭价格下,掺烧30%半焦时机组运行经济性变化对供电成本的影响在1%以下,半焦自身价格是影响其在电厂大规模推广应用的核心因素。     

低阶煤粉煤热解提质技术研究现状及发展建议

为改善低阶煤煤质、提高其利用经济性和安全性,阐述了国内外主流的低阶煤粉煤热解提质技术的工艺特点及研究进展,分析了低阶煤粉煤热解提质技术存在的问题,并对低阶煤粉煤热解提质工艺的发展进行了展望。结果表明:粉煤热解一般采用固体热载体热解工艺,具有加热速度快、焦油产量高、热解煤气热值高等优点,是解决大量粉煤利用的关键技术之一。针对粉煤热解工艺存在的关键技术未实现突破、经济效益差、焦油品质难以有效控制、废水处理难度大等问题,提出未来应从实现热解关键技术突破、优选热解反应器、开发热解产品深加工技术、研发可提高焦油产率和改善焦油品质的新工艺、开发新型焦油分离和回收技术、开发含有机物废水的处理方法、开发具有高能源转化效率的多联产工艺等7方面进行粉煤热解提质技术的研究。