三种石油焦热解特性及动力学模型建立

在热重分析仪上开展三种石油焦的热解特性研究,分析了颗粒直径、升温速率和样品种类对石油焦挥发分析出温度区间、析出速率的影响。研究结果表明,热解过程挥发分析出主要集中在500~800℃温度区间内;颗粒直径小,石油焦挥发分析出起始温度高,但颗粒直径对整体析出速率影响较小;随升温速率增大,热解起始温度升高,热解速率峰值变大;高挥发分石油焦,挥发分析出起始温度低,挥发分析出峰值大。采用Coats-Redfern法建立石油焦热解过程的动力学模型,三种石油焦热解模型遵循化学反应机理,反应活化能在45~63k J/mol之间。     

炼焦生产典型煤种热解动力学试验研究

对炼焦生产过程典型煤样进行了工业分析、元素分析以及热性能分析,结果表明,神府气煤在整个升温区间的失重最大,而西曲焦煤和王家岭瘦煤的失重最小,其余煤种介于两者之间.煤样的失重量与其挥发分和水分之和具有关联性.DTG分析表明,气煤的最大热解速度较大,热解较为集中,挥发分释放速度快,热解特性参数较大;而瘦煤和较高变质程度的焦煤最大热解速度较低,热解温度区间分散,挥发分释放速度慢,热解特性参数小;肥煤和1/3焦煤处于他们之间.动力学解析表明,三个独立的一级反应可以很好地描述所研究煤样的热解反应过程,几种典型煤样的活化能介于64～91 kJ/mol之间.神府和玉成煤的平均活化能最小,热解过程比较容易发生;西曲煤的平均活化能最大,热解过程进行困难.     

长焰煤热解半焦气化反应动力学研究

为获得升温速率对长焰煤热解半焦气化反应的影响,利用热重分析仪对半焦在不同升温速率(5、10、20、30、40℃/min)条件下的气化反应进行了研究,并采用Flunm-Wall-Ozawa(FWO)和Friedman等转化率法进行半焦气化动力学参数的分析计算。结果表明,升温速率的增大不利于半焦的气化,升温速率越快、气化反应温度越高,且气化后期气化速率峰会出现重叠; 2种等转化率法求得的半焦气活化能分别为145.91±32 kJ/mol和149.21±7 kJ/mol;采用等转化率方法研究半焦气化动力学可行。     

升温速率对TiH_2热分解反应动力学的影响

利用程序升温热重法研究了TiH2的热分解动力学,考察了升温速率对热分析谱图的影响,并用单一升温速率法和多个升温速率组合法分别作了动力学分析.结果表明:反应的起始温度Tm,峰顶温度Tp均随着升温速率的升高而增大;两种计算方法得到的动力学参数有所不同,单一升温速率法计算出的E和A值遵循关系式:ln A=0.144 9 E-0.076 04,即存在动力学补偿效应;多个升温速率组合法对E的计算,则依赖于升温速率的组合.     

以高炉渣为热载体进行煤热解的实验研究

利用STA409PC综合热分析仪以程序升温热重法对高炉熔渣中煤的热解反应进行了研究,主要考察了煤渣比、煤种对热解反应的影响。实验结果表明,热解分为三个过程:脱水阶段、挥发分析出阶段和碳化阶段。随着高炉渣加入量的增加,热解过程的热解的起始温度、最大失重温度逐渐提前,煤样热解的活性逐渐增强。高炉熔渣对煤的热解反应具有一定的促进作用,但当高炉渣的添加量增加到一定程度后,这种促进作用不再明显,甚至起到阻碍作用。在相同的反应条件下,不同煤种反映出不同的热解反应特性,随着煤中的碳化程度的加深,煤的分解活性降低。高炉渣对低碳、高灰分的沈南贫煤的催化促进作用更为明显。     

COREX用煤热解行为试验研究

对5种可应用于COREX的块煤进行工业分析、元素分析以及热性能分析,结果表明,大同煤的热强度最好,但其热机械稳定性TMS+10最差;热强度RSI3由低到高的顺序依次为银川煤、兴隆庄煤、济宁煤、平朔煤、大同煤。TG和DTG分析显示,大同煤在整个升温区间的失重最小,平朔煤的失重最大,兴隆庄煤居中。兴隆庄煤的最大热解速度最大,其热解温度区间最为集中;济宁煤和银川煤的热解特性相近,平朔煤的最大热解速度最小,热解温度区间最为分散。动力学分析表明,三个独立的一级反应可以很好地描述所研究煤样的热解反应过程,不同煤种最大活化能出现阶段各异。兴隆庄煤平均活化能小,热解容易,大同煤以及平朔煤热解困难。     

单轴应力下烟煤氧化?自燃灾变温度

为探究不同埋藏深度裂隙煤体氧化-自燃过程在单轴应力作用下的影响规律,本文通过荷载加压煤自燃特性实验平台,采用新疆硫磺沟矿区烟煤煤样,开展了施加单轴应力在0～8 MPa下的贫氧环境程序升温试验.根据加压试验中烟煤产生气体随温度的变化关系,计算了烟煤在单轴应力下升温过程表观活化能和耗氧速率.结合煤自燃氧化动力学和热解参数,阐述了单轴应力下煤体由缓慢氧化到快速氧化的非线性发展过程,并基于突变理论解算出试验条件下烟煤氧化-燃烧过程的突变温度和临界温度,确定出4个特征参数:突变温度TCO(CO表征)和THy(耗氧速率表征),临界温度T'CO(CO表征)和T'HY(耗氧速率表征),并分析了不同特征参数随单轴应力的变化规律.结果 表明:热解气体浓度、表观活化能和耗氧速率随单轴应力增大呈先增大后减小再增大的三次函数规律(其中1.8和5.5 MPa时为临界轴压),1.8 MPa时表观活化能和各项特征参数数值最低,煤氧反应速率最快,耗氧速率最高;单轴应力为5.5 MPa时耗氧速率最大,煤体新生裂隙最多;单轴应力对TCO特征参数影响最大,煤自燃缓慢过渡到快速氧化的温度指标,由CO浓度表征的突变温度TCO表征最为准确.该研究结果对于矿井不同埋深煤自燃预警和防控具有重要理论指导意义.     

轧钢油泥与生物质共热解特性

为探究轧钢油泥与生物质混合共热解处理工艺，本文利用热重分析仪在N₂气氛下对轧钢油泥、生物质(玉米秸秆、稻草秸秆)单独热解并对3种不同混合配比的轧钢油泥与生物质混合进行试验研究，讨论上述混合物的协同热解特性；同时，在不同升温速率(β)条件下，采用Friedman-Reich-Levi法对混合热解过程进行动力学分析，得到动力学参数。结果表明：轧钢油泥的热解过程主要为水分析出、油分分解、铁氧化物还原3个主要阶段，生物质的热解主要失重阶段为挥发分析出；玉米秸秆、稻草秸秆与轧钢油泥共热解协同作用与生物质种类和混合比有关，当生物质混合比为70%时促进作用更明显，稻草秸秆对轧钢油泥的促进作用优于玉米秸秆；两种生物质与轧钢油泥共热解的活化能出现随转化率的增加先升高后降低的趋势，在转化率为0.6或0.7时达到最大活化能，为52.45～80.02 kJ/mol。     

吉木萨尔油页岩热解动力学的实验研究

在升温速率为30℃/min时对吉木萨尔油页岩进行热重实验研究,根据实验所得TG/DTG曲线特点,采用高斯多峰拟合法将油页岩热解过程分解为五个阶段,每个阶段代表油页岩热解过程的不同特征反应。采用峰值分析法对不同特征反应建模并求解动力学参数(活化能E、指前因子A及反应级数n),不同特征反应对油页岩热解过程转化率贡献不同,其权重即为峰值分析中子峰曲线下方面积,采用加权叠加的方法对油页岩热解过程进行模拟,得到了油页岩热解过程动力学模型。结果表明:模拟结果与实验曲线吻合良好。     

流化床煤调湿过程中煤氧化自燃问题的研究

在流化床煤调湿工艺中,随着煤样中水分的去除和热量的积聚,流化态煤粉和死角堆积煤样的氧化可能引起煤自燃。对比研究了程序升温过程中风量和升温速率对煤氧化自燃过程中02和co浓度变化的影响,发现风量和升温速率对煤氧化自燃过程影响较大。当空气温度超过180℃时,氧化反应生成co浓度急剧增大,需控制空气的加热温度或降低空气中的氧含量,以防止煤氧化自燃。最后,对下一步流化床煤调湿工艺过程煤样氧化自燃的研究提供了建议。     

沥青燃料的热解特性研究

利用热重分析系统对沥青燃料的热解特性进行了详细的研究。实验在一个大气压、氮气环境下进行 ,加热速率为 5 0℃ /min和 80℃ /min。同时建立了一个描述沥青热解的分阶段一级反应模型。在该模型中 ,两个不同阶段沥青的活化能不同 ,但与加热速率变化和沥青种类无关 ;沥青热分解的频率因子与加热速率有关 ,与沥青的种类无关 ;沥青的最终挥发分产量与沥青的种类有关。通过实验结果验证 ,计算结果与实验符合得较好     

基于高炉渣余热热解玉米秸秆实验研究

文章基于高炉渣热载体热解玉米秸秆进行实验研究，考察高炉渣与玉米秸秆掺混比、高炉渣温度和高炉渣粒径对玉米秸秆热解产物的影响。掺混比增大、高炉渣温度升高有利于热解反应的进行，热解气产率增大，热解气中CO、CO₂、CH₄和H₂的气体产量均有增加；高炉渣粒径增大，热解气产率先增大后减小，高炉渣粒径为2～3 mm时，热解气产率最大。     

钢厂典型含油污泥热解特性试验研究

钢铁冶炼过程中产生的含油污泥属于危险废物,其产量高、危害大已成为企业环保难题之一。针对钢厂的三种典型油泥,先通过实验室小型热解反应装置获取其程序升温过程中油、水、固及不凝热解气产率情况,再通过气相色谱仪测定不凝热解气中可燃组分比例;后续通过热重分析仪对油泥热解过程进行研究,解析其热解过程中发生的热化学转化和动力学特性。结果表明,由室温程序升温至873K可实现三种油泥中油的完全释放,不凝热解气组分以H_(2)、CO、CH_(4)为主,热值可达4000kCal/Nm^(3)左右,可对钢厂余能提供有效补充。轧钢油泥中油在相对较高温度下发生裂解,反应活化能较大,两种水站油泥在低温下更多以脱附、挥发为主,反应活化能较小。结果同时说明,可采用热解方式实现钢厂油泥的资源化利用。     

炼焦常用单种煤热解动力学分析

用热重分析法对炼焦配煤常用单种煤的热解动力学特性及热失重过程进行了研究,分析了各单种煤的热解缩聚特征,研究了各煤种热解活化能与频率因子的变化情况,发现煤样热解分三个阶段,活化能与频率因子有相同的变化趋势,并且与煤种有关.     

不同热解工艺下半焦的微观结构特点及其对燃烧性能的影响

摘要：对比研究了3种直立内热炉半焦(熄焦方式分别为水泡熄焦、喷水熄焦及烟气干熄焦)及一种流化床热解半焦的微观结构及燃烧性能。通过对半焦组成、孔隙结构、有机官能团、碳化学结构及半焦微晶结构分析,获得了不同低温热解工艺半焦的组成及微观结构特点,明确了组成及微观结构与燃烧性能之间的关系。结果表明,不同热解工艺半焦的组成和微观结构差异明显,其对半焦的燃烧性能影响显著。干熄焦碳化学结构缺陷比例大,快速热解半焦孔隙结构发0达、挥发分高,与水喷焦相比水泡焦石墨化程度低;水喷焦燃烧性能优于水泡焦,干法所得半焦的燃烧性优于湿法;半焦的挥发分含量决定其燃点,在快升温速率条件下孔隙结构对半焦的燃烧性能影响较大,而慢升温速率条件下有序化度对半焦的燃烧性能影响较大。     

基于挥发对连铸保护渣熔点等值图测绘与评价

采用传统"半球点"测定法对连铸保护渣进行熔化温度检测,对比无氟渣在不同升温速率下熔化温度检测值差异,结果表明连铸保护渣熔化温度检测值随升温速率增大而降低,挥发的影响要远大于分熔的影响.采用二次回归正交设计试验方案,建立了关于碱度、Al2O3、CaF2、Na2O、MgO等组元变化的熔化温度非线性回归模型,测绘出关于助熔剂...     

不同制粉粒度对混煤热解和燃烧性的影响

为了研究磨煤时间对混煤热解和燃烧性的影响,采用原始粒度组成相同的原煤,按照挥发分质量分数进行混煤,将混煤分别磨制2、4、6和8min,利用热重分析法分析混煤在氮气条件下的热解和空气条件下的燃烧。结果表明,混煤在低温段的热解主要是神华烟煤的热解过程,不受磨煤时间的限制,在高温段,混煤的损失质量均随着磨煤时间的增加而增加;混煤的着火温度随着磨煤时间的增加而增加,燃尽温度随着磨煤时间的增加而降低,失重速率曲线随着磨煤时间的增加向低温区移动,最大失重速率峰随着磨煤时间的增加出现小幅上升,最大失重速率峰对应的温度逐渐下降。     

不同热解工艺下半焦的微观结构特点及其对燃烧性能的影响

对比研究了3种直立内热炉半焦(熄焦方式分别为水泡熄焦、喷水熄焦及烟气干熄焦)及一种流化床热解半焦的微观结构及燃烧性能。通过对半焦组成、孔隙结构、有机官能团、碳化学结构及半焦微晶结构分析,获得了不同低温热解工艺半焦的组成及微观结构特点,明确了组成及微观结构与燃烧性能之间的关系。结果表明,不同热解工艺半焦的组成和微观结构差异明显,其对半焦的燃烧性能影响显著。干熄焦碳化学结构缺陷比例大,快速热解半焦孔隙结构发0达、挥发分高,与水喷焦相比水泡焦石墨化程度低;水喷焦燃烧性能优于水泡焦,干法所得半焦的燃烧性优于湿法;半焦的挥发分含量决定其燃点,在快升温速率条件下孔隙结构对半焦的燃烧性能影响较大,而慢升温速率条件下有序化度对半焦的燃烧性能影响较大。     

生物质复合烧结燃料制备机理分析

利用煤与生物质混合炼焦作为烧结燃料能够有效降低烧结烟气中污染物的质量浓度。通过开展生物质与煤的差热实验,研究炭化过程中生物质和煤之间的协同作用机理,为生物质煤焦的制备提供理论基础;并通过扫描电镜对热解后的样品进行微观观测。结果表明:生物质与煤之间的协同作用主要发生在550℃以后,在此温度段内生物质混煤燃料的热解失重速率与生物质和煤加权平均后得到的热解失重速率不一致。导致这种情况发生的原因:由于煤与生物质的热解速率不匹配,相同气体组分会影响彼此热解的进行;大量生物质炭和焦油在煤挥发分析出之前吸附、包覆在煤表面,填充煤的孔隙,抑止了煤挥发分的析出和扩散。     

生物质松木锯末中低温还原高铁拜耳法赤泥

对生物质松木锯末和烟煤还原焙烧高铁拜耳法赤泥进行对比试验研究,包括还原温度、还原时间、还原剂用量对还原效果的影响.生物质松木锯末还原高铁拜耳法赤泥所需还原温度低而且还原时间短最终还原效果较好.试验通过热分析和X射线衍射、动力学研究结果揭示出生物质松木锯末中低温还原高铁拜耳法赤泥机理.同时确定了生物质松木锯末中低温还原的最佳还原条件.研究表明生物质松木锯末为赤泥质量分数的20%,还原温度为650℃,还原时间为30 min可将赤泥完全磁化.生物质松木锯末热重试验分析表明250~375℃温度区间为锯末热解的主要阶段,350℃左右热解速率达到最大,450℃后热解反应趋于平缓;烟煤热重试验表明300~700℃温度区间为烟煤热解的主要阶段,450℃左右热解速率达到最大,650℃后热解反应趋于平缓.动力学研究表明锯末在300~400℃区间热解表观活化能比烟煤热解表观活化能要低很多,说明在此温度范围内锯末比烟煤更加容易发生热解反应.生物质能够中低温还原高铁拜耳法赤泥,还原温度比煤基还原的还原温度低200℃左右.