热解温度对神府煤热解与气化特性的影响

采用大容量加压热重分析仪研究了不同热解温度(500, 650, 800 和1 000 ℃)与压力(常压、3 MPa)下神府煤的热解特性,同时采用傅里叶红外光谱仪、比表面积分析仪等分析仪器对所得煤焦的物化特性进行了详细分析。发现高温有利于挥发分的析出,使得煤焦产量快速降低;同时煤焦内C元素的含量快速增加而H含量逐渐减少,同时煤焦内有机官能团的红外吸收也明显减少;煤焦的孔隙表面积和孔容随热解终温的升高先增大后减小,在800 ℃(常压)和650 ℃ (3MPa)取得最小值。热解温度和压力对煤焦的气化活性也有显著的影响。采用常压热重分析仪在1000 ℃下分析了煤焦的CO2等温气化特性。常压热解焦的CO2等温气化活性随温度升高而降低,而加压热解得到的焦有不同的趋势,说明压力和温度对煤粉热解和气化的影响有一定交互作用。     

热解条件及煤种对煤焦气化活性的影响

该文对煤焦的常压CO2气化活性与热解制焦条件及煤种的关联耦合进行了分析研究。采用加压热重分析仪与常压热重分析仪联用对不同煤种在不同热解压力与热解终温制得煤焦的CO2气化活性进行对比分析,并提出最大比气化速率和平均气化速率用于表征煤焦的气化活性。最大比气化速率能准确表征煤焦的最大气化活性,其随热解压力的升高先减小后增大,而随热解终温的升高先增加后减小。小龙潭褐煤具有较高的最大气化活性,而神府烟煤和平寨无烟煤的最大气化活性较低。平均气化速率可很好地描述煤焦的气化过程和气化完全信息,两者结合可全面、有效地反映煤焦的气化特性,为气化炉的设计提供科学依据。     

热解条件对煤焦孔结构和反应性的影响

使用加压热重分析仪、马弗炉和常压滴管炉装置对褐煤、次烟煤、烟煤进行制焦,应用压汞法、低温N2和常温CO2吸附法测定煤焦孔结构参数,并通过扫描电镜观察煤焦表面形貌,测定了煤焦的CHN元素含量,利用热重分析仪测定焦900℃下的CO2气化反应活性,研究了压力、升温速率、高温停留时间对孔结构和气化反应性的影响。研究表明,慢速升温下提高热解压力会降低孔表面积和气化反应性;提高升温速率,降低高温停留时间,则微孔表面积降低,中孔显著增加,大孔的分形维数降低,化学反应活性提高;煤焦反应活性主要与残余挥发分含量相关,其次受到大、中孔表面积影响,而与微孔无关。     

煤粉热解特性实验研究

利用热天平,以高纯氩气为气氛气体,研究了细化鹤岗煤和准噶尔煤的热解特性。实验结果表明,不同粒度的细化和超细煤粉的热失重过程可以分为四个阶段,在1400℃之前DTG曲线有两个失重峰。从室温至400℃之间的,各样品的失重特性无明显区别。在400-980℃间,粒度对煤粉失重速率间存在较好规律性。升温速率对鹤岗细煤粉热解特性的影响表现在,随着升温速率的提高,挥发分的初析温度降低;热解最大失重速率增大,达到最大失重速率的温度升高,煤粉的热解特性指数D值增大,即升温速率的增加有利于细煤粉的热解。此外,在10℃/min加热条件下,对比了平均粒径基本相同的鹤岗煤和准噶尔煤的热解特性,发现挥发分含量接近,而灰分含量较高的鹤岗煤的热解特性明显优于准噶尔煤。     

多种原煤焦的CO_2气化特性研究

研究煤气化对煤炭资源高效洁净利用、防治大气污染方面有重要意义。为了研究煤焦粒径、CO2流量、煤焦质量、热解温度、热解恒温时间、气化温度对3种原煤焦气化反应的影响,在自行搭建的热重分析仪上进行煤焦气化实验。研究结果表明,当煤焦粒径≤70μm,CO2流量为600 mL/min,煤焦质量为0.1 g时,可以消除内外扩散对气化反应的影响。热解温度和热解恒温时间对准东煤焦的气化反应影响比较明显,对贵州煤焦影响则较小,浑源煤存在最佳热解恒温时间。研究结果通过大量实验数据得出,对工程实际应用有一定指导意义。     

两段式干煤粉加压气化技术中试研究

大型煤气化技术是整体煤气化联合循环发电(IGCC)和煤基多联产系统的核心技术。西安热工研究院有限公司在10多年研究开发的基础上,依靠国家863计划的资助,主持建成了36～40t/d(10MW)的两段式干煤粉加压气流床气化中试装置,并且完成了中试试验研究。结果表明该气化技术具有冷煤气效率高、比氧耗小、煤气有效气成分高等优点,证明了两段式干煤粉气化技术具有良好的煤种适应性、先进的气化指标以及安全稳定的运行性能,为该项技术的大规模工业化发展奠定了坚实的基础。     

几种金属催化褐煤焦水蒸气气化的实验研究

在固定床反应器中研究了碱金属K、碱土金属Ca、过渡金属Ni和Fe对褐煤焦水蒸气气化的催化效果，测定了各种焦样的基碳转化率随时间的变化关系。实验结果表明，K和Ca金属使气化温度分别降低110℃和70℃；Ni和Fe对焦的水蒸气气化具有一定的催化作用，但其催化活性低于煤灰中所含金属的综合催化活性。褐煤原煤中内在的矿物质对其焦水蒸气气化具有催化作用。在化学反应控制区域内，添加K金属的焦样和脱灰煤焦水蒸气气化的气化速率在整个转化率范围内保持不变，气化反应级数为0。添加Fe的焦样和原煤焦样水蒸气气化动力学符合均相反应模型。对于添加Ca和Ni的焦样，其气化动力学可由缩核模型来描述。     

污泥与生物质共热解后残碳气化特性的实验研究

为实现污泥和农林废弃物的资源化利用,对两种污泥(城市工业污泥、造纸污泥)以及一种典型生物质秸秆开展了污泥掺混生物质热解后残碳气化特性的实验研究.结果表明,无论是工业污泥与秸秆掺混还是造纸污泥与秸秆掺混,随着秸秆掺混比例增加,其平均反应速率都逐渐提高,这表明生物质的掺混有利于改善生物质秸秆掺混污泥热解后残碳在高温区共气化...     

医疗垃圾典型组分热解和气化的实验研究

分别用热重法和气相色谱法对医疗垃圾典型组分的热解和气化进行了研究。通过做出各组分的DTG曲线分析出不同的组分在N2和空气气氛下的失重温度区间。空气气氛下的失重峰多于N2气氛下的失重峰,失重区间也发生前移;同时发现N2气氛下产生的气体中烃类和一氧化碳的体积百分比明显高于空气气氛下的百分比,气化工况对有机物的处理比较充分。     

气化熔融焚烧工艺与城市生活垃圾热解特性的适应性研究

城市生活垃圾气化熔融技术以其无害化、减量化和资源化优势,成为极具发展潜力的新一代废弃物处理技术。为开发该技术在我国应用的适宜工艺,采用TG-DSC热分析仪,研究了不同终温、升温速率、气氛和含水率下我国城市生活垃圾典型有机混合物的热解特性。研究结果显示,我国采用该技术处理城市生活垃圾,气化温度应控制在600℃~650℃;升温速率、实际空气量与理论燃烧空气量的当量比以及物料含水率是该技术工艺的重要影响参数,应合理控制,以期获得较高的气化效率。     

神府煤加压热解特性及热解动力学分析

煤的加压气化是煤清洁利用的关键,作为气化反应的初始阶段,煤热解特性对煤气化过程有着重要的意义.为了深入了解煤的加压热解机制,该文采用加压热重分析仪研究了我国的一种典型烟煤--神府煤在不同压力下的热解失重特性,采用挥发分释放综合特性指数(D)与非等温法,结合不同的扩散机制函数分析了神府煤加压热解动力学机制.研究发现神府煤的热解主要包括煤样的干燥脱水、挥发分的析出以及大分子焦油的二次裂解;加压对神府煤的热解过程有明显的影响,热解压力小范围的升高(＜0.8MPa)有利于挥发分的析出,然而过高的压力不利于挥发分的快速析出,挥发分释放综合特性指数可很好地表征神府煤加压热解过程中挥发分的析出特性.热动力学分析表明,三维球扩散模型比较适合神府煤的加压热解机制,低温段活化能随热解压力增大先增大后减小,但明显高于高温段热解活化能.     

IGCC发电和煤气化技术

简要阐述了整体煤气化联合循环(IGCC)发电技术的流程特点和技术优势，介绍了国外IGCC发展概况和可用于IGCC发电的几种煤气化技术。     

褐煤和煤矸石混合热解研究

对某煤矿的褐煤和某煤矿煤矸石的混合物按(1:4,2:3,3:2和4:1)的比例进行热解。本实验采用热重分析法(TG)和差示扫描量热法(DSC)。将试样分别在同一条件下进行试验,气氛为氮气,升温速率为10℃/min,压力为0.055 MPa,反应终止温度为1000℃。通过对试验结果分析,研究分析混合比对试样热解的影响,并得到最佳混合比。     

秸秆类生物质加压气化特性研究

采用热重分析与气相色谱分析(TG-GC)相结合的方法,开展了水蒸气气氛下生物质(麦秸)加压气化特性研究,探讨压力对反应动力学特性与气化产物的影响。实验结果表明生物质常压气化与加压气化特性有显著差异;加压条件下,麦秸的气化反应过程受化学反应动力学和扩散作用控制。麦秸水蒸气气氛下的热解阶段可视为一级反应,半焦气化阶段视为缩核反应;加压下热解、气化的表观活化能和频率因子均随反应压力的提高而增加。水蒸气对生物质热解气化具有活化作用,相比N2气下麦秸的表观活化能降低。此外,生物质水蒸气气化产物中H2浓度最大,达到50%以上,表明水蒸气是生物质气化制氢适宜的气化介质;随着气化压力的提高,CO2和CH4浓度增加,而CO浓度降低。     

氧化性气氛下煤热解脱硫的实验研究

在氧化性气氛中采用固定床反应系统对合山原煤进行了热解脱硫效果考察。主要考察了热解温度、热解时间对煤中挥发分和硫变化的影响。结果发现:随热解温度的升高,挥发分的损失量增加,而半焦的含硫量呈现先是升高而后下降的变化趋势;随热解时间的延长,挥发分的损失量增加,而半焦的含硫量呈现先是下降而后升高的变化趋势。     

煤和污泥燃烧和气化过程中汞析出行为的研究

固体燃料和固体废物在燃烧和气化过程中的汞排放问题在全球已经受到广泛关注。该文首先选取3个煤种和3种干城市污泥作为样本，通过热重(TG)实验了解汞在燃烧和气化过程中的基本析出行为。然后选取一个污泥样在滴管炉里燃烧，研究汞在接近实际燃烧状况下的析出行为。通过热平衡计算预测了在和实验相同条件下汞析出的变化趋势。结果表明，污泥燃烧过程中汞的析出行为受到污泥中硫和固定碳含量的抑制，煤燃烧过程中汞的析出行为受到煤中固定碳含量和Cl含量的重要影响。另外，因为单质汞在还原性气氛下极易形成，在气化过程中，即使是低温汞也很快析出。