低阶煤与浒苔低温共热解过程分析及动力学

采用自行设计低温干馏装置对不同配比的低阶煤（LRC）和浒苔（EN）进行低温干馏实验,发现在浒苔配入量为30%时,焦油的产率达到最大值11.39%,比煤单独热解提高了28.61%,比理论加权值提高了8.87%。对低阶煤、浒苔及浒苔配入量为30%的混合样进行热重分析,发现低阶煤与浒苔共热解时在240～750℃段存在明显的协同效应,且其相对最大值达18.5%。动力学分析表明,混合热解时活化能与指前因子之间存在补偿效应,两者混合使反应活性增大,反应速率降低,协同作用主要表现在使共热解反应活性增大。     

生物质与低阶煤低温共热解转化研究

将野生浮萍与长焰煤以不同比例掺混,采用自行设计的煤干馏实验装置进行生物质与煤共热解实验,对液体产物煤焦油进行GC-MS分析,以探索生物质与煤低温共热解的反应及煤焦油轻质化规律.同时采用热重分析仪,探讨生物质添加对煤热解过程的影响机理.结果表明,随着混合样品中生物质量的增加,焦油收率增大10％左右,焦油中直链烷烃及高附加值的萘、酚和芴等化合物得到一定的富集,实现了低温煤焦油轻质化的目的.样品失重率增大,TG曲线向低温区移动,热解活化能逐渐减小,长焰煤、生物质及其混合物热分解动力学模型符合准一级动力学方程,两者的掺混促进了整个反应的进行.     

凤眼莲与低阶煤低温共热解特性研究

采用自行改装设计的干馏炉对不同配比的凤眼莲(EC)和低阶煤(LFC)进行低温共热解实验,得出凤眼莲添加量为30%时热解油产率达到最高值11.32%,与纯煤时对比提高了24.81%,比质量加权值提高了5.11%.选取凤眼莲、煤样和凤眼莲添加量为30%的混合样进行了热重分析,在300℃~700℃温度段,实验失重量明显大于质量加权值.并对热解油进行了GC-MS检测,共热解油中烷烃含量比纯煤时提高了34.46%.元素分析和热值分析得出共热解油H/C比纯煤时提高了8.72%,热值稍低于汽柴油的热值.说明凤眼莲与低阶煤共热解存在协同效应,共热解油实现了一定程度的轻质化.     

褐煤与石莼低温共热解产物特性研究

将内蒙褐煤与石莼的混合物在自行设计的低温干馏装置进行低温共热解实验,并探究石莼的添加量对各热解产物的产率、组成及品质的影响。研究结果表明:当石莼的添加量(质量分数)为40%时,焦油产率达到最大值8.35%,相比于褐煤与石莼的理论加权值提高了26.70%。GC-MS检测结果表明共热解焦油中直链脂肪族化合物和酯类化合物含量明显高于褐煤单独热解焦油中相应组分的含量;FTIR检测表明石莼的添加使焦油中的芳香族化合物有向脂肪族化合物转变的趋势,可使煤焦油达到一定程度的轻质化;SEM检测表明石莼的添加使共热解半焦孔隙变多、表面变粗糙,这有利于提高半焦反应活性及扩大半焦的用途。     

低阶煤与玉米芯低温共热解的产物特性分析

采用低温干馏装置对不同玉米芯加入量的褐煤/玉米芯混合物进行低温共热解实验。结果表明：当玉米芯加入量为30%时,焦油产率最大为11.70%,比褐煤单独热解提高了53.75%。随着玉米芯的加入量增加,热解气中CO、CH₄和H₂含量逐渐增大。对热解焦油进行GC-MS检测,发现添加30%玉米芯后脂肪族质量分数从褐煤单独热解的24%提高到了30.67%,酚类质量分数从6.29%提高到了18.49%,杂原子质量分数从29.75%降低到了13.33%,一定程度上实现了焦油的轻质化和高品质化。对热解半焦进行SEM、比表面积分析和热值测定,发现共热解半焦表面变粗糙,孔隙结构得到改善,热值明显高于褐煤单独热解半焦热值。     

基于正交实验优化凤眼莲与低阶煤共热解条件

采用自行改装设计的干馏炉,基于L9 (34)正交实验对凤眼莲和低阶煤低温共热解进行条件优化,以提高热解油产率,正交实验得出因素主次关系为:终温＞配比＞粒径＞保温时间,并且当凤眼莲添加量为35％,终温为550℃,凤眼莲粒径为0.355 mm～0.500 mm,保温时间为25 min时,热解油产率达到最大值11.70％,比优化前提高了3.36％.并对热解油进行了GC-MS检测,优化后热解油中苯类物质得到了大量的富集,其质量分数达到了63.17％,比优化前提高了81.99％.元素分析和热值分析得出优化前后热解油n(H)∶n(C)和热值变化不大,在不影响热解油品质的情况下实现了提高热解油产率的目的.     

条浒苔与稻壳共热解协同效应

为了进一步探究大型海藻与陆生生物质共热解的协同效应,选取条浒苔与稻壳生物质作为代表进行了单样以及不同混合比例的共热解台架试验。通过三相产物产率的计算,以及生物油产物的GC-MS、FT-IR、热值分析和对气相产物的GC分析,研究了条浒苔与稻壳共热解协同效应的影响。共热解的气相产物产率在各个混合比例下均高于理论值,说明共热解对气相产物的生成具有促进作用,同时共热解气相产物中甲烷、乙烷、乙烯、丙烷为主的小分子烃类物质产率高于理论值,生物油中以乙酸为代表的小分子产物明显增多,分析认为条浒苔灰分中Na、K等碱金属具有促进大分子产物进一步裂解的催化作用,进一步验证了条浒苔与稻壳共热解的协同效应。     

低阶煤的低温热解试验研究

叙述了用低阶煤在实验室和在自行设计、加工、安装的流化床低温热解装置上进行的试验研究，并以所得半焦进行了性能测定。制得的半焦可作为生产型煤用炭素材料及无烟燃料等。     

煤与生物质固定床共热解产物分布及热解动力学研究

在固定床管式热解炉中对煤与生物质共热解进行了研究,考察了氮气气氛下煤与生物质混合比例对热解产物产率分布的影响,并利用热重分析结合活化能分布模型对煤与生物质共热解的活化能及分布进行了计算。结果表明,生物质的加入促进了煤热解生成挥发分,使得煤的热分解提前,神府煤热解的活化能主要分布于290³80 kJ/mol之间,生物质葵花秆热解的活化能主要分布于180380 kJ/mol之间,生物质葵花秆热解的活化能主要分布于180²20 kJ/mol的区间。当煤与葵花秆分别以质量比3∶2和2∶3混合时,热解的活化能主要分布在190220 kJ/mol的区间。当煤与葵花秆分别以质量比3∶2和2∶3混合时,热解的活化能主要分布在190²00 kJ/mol、450200 kJ/mol、450⁵00 kJ/mol之间,以及190500 kJ/mol之间,以及190²00 kJ/mol、350200 kJ/mol、350⁴00 kJ/mol之间。煤与葵花秆共热解降低了反应的活化能,并促进了挥发分的生成,二者共热解存在协同作用。     

煤与生物质固定床共热解产物分布及热解动力学研究

在固定床管式热解炉中对煤与生物质共热解进行了研究,考察了氮气气氛下煤与生物质混合比例对热解产物产率分布的影响,并利用热重分析结合活化能分布模型对煤与生物质共热解的活化能及分布进行了计算。结果表明,生物质的加入促进了煤热解生成挥发分,使得煤的热分解提前,神府煤热解的活化能主要分布于290~380 kJ/mol之间,生物质葵花秆热解的活化能主要分布于180~220 kJ/mol的区间。当煤与葵花秆分别以质量比3∶2和2∶3混合时,热解的活化能主要分布在190~200 kJ/mol、450~500 kJ/mol之间,以及190~200 kJ/mol、350~400 kJ/mol之间。煤与葵花秆共热解降低了反应的活化能,并促进了挥发分的生成,二者共热解存在协同作用。     

微波场中长焰煤与焦煤共热解实验研究

对王家沟(WJG)长焰煤和焦煤(JM)两种原料煤进行了微波共热解实验研究,考察了两种煤配比不同时热解产物的收率及成分变化.结果表明,微波热解条件下,随着混煤中JM比例的增大,焦油收率在逐渐减少,而固体焦的灰分含量与硫含量逐渐增加.SEM照片也表明,固体焦表面的微孔结构越来越多,微孔的边界越来越清晰.煤气中CO2,CO,CH4和CnHm含量在3 min以前随热解时间的延长均逐渐增加,随后逐步减少.随着混煤中JM配比的增大,热解煤气中CO2和CO含量逐渐减少,但CH4和CnHm含量在3 min以前变化不是很明显,在3 min~15 min区间逐渐增加.     

低变质煤与塑料微波共热解研究

进行了微波加热条件下陕北孙家岔低变质煤与塑料共热解的实验研究.结果表明:随着塑料添加比例的增大,兰炭产率逐渐降低,焦油产率明显提高.当塑料加入量为10%时,焦油产率可达到17%,同时煤气中H2,CO和CH4的含量显著增加,分别可达到44.21%,18.75%和21.97%.塑料的加入有利于提高焦油的回收率,优化热解煤气成分,对煤气的进一步综合利用具有重要意义.     

煤热解特性研究

对大雁、协庄和昔阳3个不同煤化程度的煤样，在N2，CO2和水蒸气3种不同气氛及不同温度下进行了热解研究，考察了煤化程度、热解气氛和热解温度对煤热解产物产率和热解气性质的影响规律．研究表明，对上述3个煤样，随煤化程度加深，焦产率增加，油和气产率一般随煤中挥发分增加而增加，但又与煤的大分子结构、热解温度和加热速率等有密切关系；干馏气组成H2和CH4含量协庄煤样最高，而(CO CO2)含量因煤中氧含量的降低而下降．与N2气氛相比，CO2和水蒸气气氛中半焦产率下降，气产率增加；油产率水蒸气气氛下最高．H2组分含量在水蒸气气氛下最高，而CO，CH4和烃类C2～C5组分则最低．LHV在N2，CO2和水蒸气气氛下逐次降低．     

煤与生物质共热解的TGA-FTIR研究

利用热重分析仪和傅里叶红外光谱仪对煤与木屑混合物在惰性气氛中进行了共热解研究,考察煤阶及煤与生物质掺混比例对热解过程的影响.结果表明,煤与木屑共热解特性并不是单独煤和单独木屑热解特性的简单叠加;高阶煤与生物质共热解更有利于协同反应的发生.通过对红外吸收光谱的分析发现,木屑与不同煤化程度煤共热解析出气体的成分和含量也不同,说明煤阶对煤与生物质共热解的气态产物有明显影响,也从侧面揭示了混合物热解过程中煤与木屑之间发生了相互作用.     

不同变质煤热解和气化中燃料氮的转化规律

利用水平管式炉对不同变质程度煤进行了热解和气化实验,并利用傅里叶红外气体分析仪对热解和气化过程中主要含氮产物的释放规律进行了研究.结果发现,煤的变质程度对煤热解和气化过程中HCN的释放具有重要影响,而对NH3的释放影响较小.对于低变质程度煤来说,挥发分含量较高,而挥发分的深度裂解是HCN产生的主要来源.因此,低变质程度煤热解过程中转化为HCN的燃料氮份额高于高变质程度煤;对于不同变质程度煤在热解过程中转化为NH3的燃料氮份额则大致相当.对不同变质程度煤在CO2气氛条件下气化反应过程中含氮产物生成规律的研究发现,焦炭氮几乎全部转化为NO;转化为NH3的燃料氮份额有所增加;除印尼褐煤外,转化为HCN的燃料氮份额也有所增加;此外,对CO2气化过程中NO的生成机理进行分析,认为焦炭氮的直接氧化可能是NO产生的主要来源.     

煤的低温氧化与自燃

本文重点评述了与煤自然有关的低温氧化反应的研究进展。分析了影响煤自燃的诸因素，自燃机理及动力学，也讨论了自燃模型的建立。最后提出了今后的研究方向。     

世界低煤阶煤资源及其分类

本文介绍了世界低煤阶煤炭资源及其分类。现存不同目的的两种煤分类系统：学科／成因分类和技术／商业用煤分类，它们的应用范围、方法和目标都互不相同。现有分类系统要依据不同分类的需要，考虑修订，避免出现混乱情况，有必要依照国际煤炭分类情况及对我国的适用性，重新评价现存的中国煤炭分类。为此，重新制订中国低煤阶煤分类是必要的。