呼伦贝尔褐煤中低温快速热解实验研究

以呼伦贝尔褐煤为研究对象,陶粒为固体热载体,考察了固定床快速热解过程中温度、颗粒尺寸、反应时间等因素对煤热解产物产率和组成的影响,目的在于能够获得最多轻质油品的热解条件.结果表明,热解时间对气体产品的组成、焦油产率影响不明显.煤粒径对焦油产率影响显著.在热解温度550℃、煤粒径为1.10～1.18mm下,热解30min,焦油收率最高,达到6.2%,与慢速热解相比提高了19.2%,其中正己烷可溶物达77.1%.     

褐煤固体热载体热解-气化耦合工艺流程模拟

为实现褐煤的清洁高效利用,对褐煤固体热载体热解-气化耦合工艺进行了评价.利用流程模拟软件ASPENPLUS建立了该工艺的模拟流程,分析了处理规模为42t/h时褐煤干燥阶段和热解阶段的能耗、固体热载体与煤混合、分离、运输过程的机械能耗及燃烧半焦的比例.结果表明,该工艺可利用褐煤所含外在水分作为气化剂,节约了气化所需水耗,在水煤比为0.7的情况下,可节约水资源12.5t/h,褐煤热解可获得焦油产品2.6t/h,半焦24.3t/h,其中45%的半焦用于燃烧供热,55%用于气化;褐煤热解单元能耗占总能耗70%以上,是直接导致固体热载体用量大、燃烧半焦比例大以及系统辅助能耗大的主要原因.     

褐煤快速热解半焦理化特性及气化活性

为了研究长停留时间,大给料量条件下褐煤快速热解半焦的比表面积、孔径分布、表面官能团的变化规律及不同热解条件下半焦的CO2气化活性,在自制沉降炉上进行平庄褐煤热解温度600~1 000℃快速裂解实验,并用N2吸附法、傅里叶变换红外光谱法及非等温热重分析法对半焦进行表征.结果表明,随着热解温度增加比表面积先增大后减小,当热解温度为900℃时比表面积最大,孔径分布主要集中在中孔及微孔.官能团的红外光谱吸收随热解温度升高而减少,800℃为分界点,800℃以下随着热解温度提高,光谱吸收显著减少,800℃以上减少幅度降低,随着热解温度增加,煤焦芳香度加剧.煤焦气化活性与比表面积并无严格相关性.     

云南昭通褐煤热解试验研究

介绍了用于云南昭通褐煤热解的试验装置及试验方法,研究了升温速率、热解温度两种关键因素对褐煤热解产物的得率及其分布的影响．试验结果表明随热解温度的升高,热解产气量增加,气体产品是的有效成分也在增加,焦油和半焦减少．升温速率增加,热解气得率增加,且气体中的可有效可燃成分在增加．     

超细与常规煤粉的热解特性及其热解机理的研究

结合积分法和微分法,由热解曲线和动力学方程出发,得到了适合不同粒度的大同烟煤和元宝山褐煤的热解机理,上述煤种热解反应都遵循Zhuralev,Lesok in和TemPelm an三维扩散方程;同时对大同烟煤和元宝山褐煤不同粒度的煤样的热解特性进行研究,由实验数据得到了热解反应动力学参数,为进一步研究超细和常规煤粉的着火、燃烧提供了理论基础.     

用褐煤半焦制备磺化煤的研究

针对褐煤生产磺化煤存在的容易过氧化和机械强度差的问题，用正交实验法研究了褐煤经低温热解改质后的褐煤半焦生产磺化煤的可行性及原料性质，磺化温度，磺化时间，原料粒度等因素对所生产磺化煤质量的影响，结果表明，褐煤低温热解改质后的半焦是生产磺化煤的优质原料，其原料性质和磺化温度是磺化煤质量的重要的影响因素。     

褐煤在合成气气氛下的低温热解及半焦燃烧特性

在固定床反应器中进行了3种褐煤在惰性及合成气气氛下的热解实验,研究了不同气氛下褐煤热解的产物分布及产物性质(包括气体组成,半焦性质等),并对所得半焦的燃烧特性进行了对比.结果表明,与惰性气氛下相比,褐煤在合成气气氛下热解时焦油收率提高1.5%～1.9%.合成气气氛下热解时,热解气中的H2S和COS含量明显比惰性气氛下升高,表明合成气气氛对褐煤热解有较好的脱硫效果.合成气气氛下所得热解半焦的氧含量要低于惰性气氛下的,表明合成气对褐煤热解脱氧有较好的效果.两种气氛下所得热解半焦的着火点、最大燃烧温度和燃尽温度比原煤略有升高,合成气下热解半焦的特征燃烧温度的提高程度较惰性气氛下的小.合成气中的CO能够与煤热解产生的水发生水煤气变换反应产生高活性的氢,抑制了交联反应,提高了油气收率.     

粉煤热载体干馏热力学模型及过程参数调控

为了优化粉煤热载体干馏过程参数,通过粉煤热载体干馏热力学模型的建立,探寻粉煤干馏的主要影响因素,采用热重分析确定粉煤的热解温度区间.研究了粉煤粒径、热载体温度、干馏温度和干馏时间对干馏产物半焦挥发分的影响.结果表明：粉煤粒径和热载体温度对产物挥发分影响甚微,干馏温度和干馏时间对产物挥发分影响显著;产品挥发分基本随着干馏时间的延长而降低,随着干馏温度的升高,产品挥发分迅速降低.     

褐煤低温干馏特性实验研究

以印尼褐煤、云南褐煤及烟煤为研究对象进行了热天平低温干馏实验。主要考察了保温时间、升温速率对热解过程的影响。实验结果表明:终温500℃时,保温时间延长一小时对印尼褐煤的影响比云南褐煤、烟煤的热解影响要大,分别降低了17.75%、12.77%、12.48%;终温600℃时,保温时间延长一小时对云南褐煤热解的影响较印尼褐煤、烟煤大,分别降低19.38%、16.26%、14.16%;随着升温速率增大,印尼褐煤失重峰值增大且向高温端推移。在热重实验基础上,获得了煤的热解特性参数及动力学参数。     

固定床中煤与热载体颗粒混和热解规律的试验研究

本文对大同烟煤在热载体固定床（移动床）中的混和传热干馏规律进行了试验研究，获得一系列挥发份气体析出特性曲线和颗粒混和热解的总体传热系数．对煤粒径、热载体粒径及初始温度对混和传热干馏规律的影响进行了分析和讨论．本文所获得的试验结果可供热、电、气三联产成套装置中热载体固定床（移动床）干馏造气炉的工业设计参考使用．     

热提质过程中褐煤的碎裂特性

研究固定床和回转窑工艺的褐煤热碎裂特性.结果表明:固定床工艺中产物碎裂程度随温度及入料粒度增加而增加.当温度为400~700℃、入料粒度为6~13mm时,总碎裂率α为20.43%~36.94%,粉化率β为5.03%~9.24%;入料粒度增为20~25mm,α由25.03%增至80.63%,β为4.35%~5.60%.回转窑工艺中回转速率为褐煤碎裂主要因素,当温度为105~230℃、入料粒度为13~20mm、转速为5r/min时,α为66.67%~78.41%,β为10.26%~14.78%,产物碎裂、粉化程度较高;转速由3r/min增为9r/min,α由57.63%增至75.82%,β为11.05%~11.88%.通过对热提质褐煤的孔隙结构、挥发分含量及表面相貌分析,得到了褐煤热碎裂的复合生成因素:孔隙结构变化、水汽行为、挥发分析出及热加工工艺参数.     

褐煤流态化温和干燥研究

分析了褐煤流态化温和干燥过程,以褐煤表面水脱除率和黏附加重质量为考察指标,研究了干燥温度、热气流量、干燥时间、表面水、入料粒度等因素对褐煤干燥特性的影响.结果表明:干燥温度、干燥时间对褐煤表面水脱除影响显著,可根据褐煤表面水分确定干燥温度和干燥时间;表面水分为0.8%的较难选褐煤,在干燥温度85℃,干燥时间2min时,表面水脱除率可达94%,可能偏差E值为0.046g/cm3,干燥褐煤在未脱介前的黏附加重质量仅为0.12%;相同条件下,褐煤入料粒度越大,表面水脱除率越低,黏附加重质量越大.     

褐煤低温热解特性的实验研究

煤的热解一般是指煤在惰性气氛下受热分解产生煤气、焦油和半焦的复杂的物理和化学变化。而目前比较成熟且规模化的往往是利用煤的高温热解,而忽视了褐煤低温特性的研究。本文利用热重分析仪,从室温到500℃范围内,以不同升温速率、粒径对褐煤进行低温热解实验。结果表明:随着升温速率的提高,褐煤的失重速率增大;褐煤粒径的大小,对热解过程影响不显著,这些结论为以后的褐煤低温提质技术提供了一定的理论基础。     

升温速率对褐煤热碎性的影响

在公斤级回转窑中利用在线测温装置研究了快/慢速升温速率对褐煤热碎特性的影响.结果表明:随着预设温度从300℃升高到600℃,快速升温呈两阶段,一、二阶段平均升温速率分别为22.75～156.00℃/min和3.70～8.66℃/min,总碎裂率由78.23%升至95.74%,粉化率由9.28%升至25.76%;而慢速升温的平均升温速率为1.00～1.59℃/min,呈一阶段升温,总碎裂率由70.40%升至95.68%,粉化率由6.97%升至15.63%.2种升温方式下褐煤碎裂程度逐步接近,但快速升温促使褐煤粉化程度加剧.结合对快速和慢速升温过程褐煤孔隙结构及表观形貌的分析,明确了升温速率对影响褐煤热碎的内在诱因如水汽行为、挥发分析出和孔结构破坏等具有激化作用,基于此建立了热提质过程回转窑快速升温褐煤热碎描述模型.     

升温速率对褐煤热碎性的影响

在公斤级回转窑中利用在线测温装置研究了快/慢速升温速率对褐煤热碎特性的影响.结果表明:随着预设温度从300℃升高到600℃,快速升温呈两阶段,一、二阶段平均升温速率分别为22.75~156.00℃/min和3.70~8.66℃/min,总碎裂率由78.23%升至95.74%,粉化率由9.28%升至25.76%;而慢速升温的平均升温速率为1.00~1.59℃/min,呈一阶段升温,总碎裂率由70.40%升至95.68%,粉化率由6.97%升至15.63%.2种升温方式下褐煤碎裂程度逐步接近,但快速升温促使褐煤粉化程度加剧.结合对快速和慢速升温过程褐煤孔隙结构及表观形貌的分析,明确了升温速率对影响褐煤热碎的内在诱因如水汽行为、挥发分析出和孔结构破坏等具有激化作用,基于此建立了热提质过程回转窑快速升温褐煤热碎描述模型.     

松木屑与褐煤共热解特性及动力学分析

利用热重分析仪对松木屑及褐煤进行共热解实验研究,考察了掺混比对共热解特性的影响,利用过渡态理论计算了共热解动力学参数,并分析了共热解过程的协同性.结果表明:共热解DTG曲线存在两个失重峰,分别对应松木屑和褐煤的热解,木屑加掺混比例增大,失重峰对应的温度升高;松木屑与褐煤共热解比褐煤单独热解更容易发生,且共热解高温段的反应比低温段复杂;在共热解的第三阶段存在有利的协同效应,且在掺混比例为50％时协同性最强.     

微细粒褐煤中腐植酸的水溶特性及其影响研究

为了充分利用褐煤,采用光学显微镜、FTIR、接触角、Zeta电位等分析技术,重点研究褐煤腐植酸在水中随浸泡温度的溶解特性以及其溶解前后的褐煤总酸基含量、表面亲疏水性和表面荷电等变化规律.结果表明,随着浸泡时间的延长,浸泡温度的升高,褐煤腐植酸的溶解量增大;在浸泡温度50℃,浸泡时间2 h时,腐植酸溶解量达15.636 mg/L;随着溶解温度的升高,褐煤中含氧官能团减少,其中总酸基由2.768 mmol/g降到2.431 mmol/g,接触角由100.75°升高到105.33°,Zeta电位由-49.01 mV升高到-46.14 mV.     

脱水褐煤的孔隙结构对复吸性能影响

采用低温氮吸附法对不同温度热空气(<180℃)脱水后褐煤的孔结构进行表征,得到吸附/脱附等温线,依据NLDFT理论得出孔结构参数,并应用FHH模型计算分形维数.通过实验考察脱水褐煤的复吸率(MRV),分析了孔结构变化对复吸的影响.结果表明:脱水褐煤中存在大量一端封闭的盲孔,中孔和大孔主要以开放性孔形式存在;脱水温度140℃时中孔数量明显增加,孔容、比表面积及平均孔径均随脱水温度升高而增大;脱水褐煤的分形维数为2.52±0.03,并随脱水温度升高而增大;MRV与脱水温度成正比,脱水褐煤的复吸性能由比表面积、孔容、平均孔径等因素共同影响,其中比表面积影响最显著.     

回转窑提质过程宝日褐煤热碎性工艺因素分析

在千克级回转窑中研究提质过程多种工艺因素对宝日褐煤粒度分布及碎裂/粉化程度的影响.结果表明:随提质温度的升高(120~700℃),产物中保持粒级(25~13 mm)的比率由86.62%降至4.32%,碎裂粒群(13~1mm)和粉化粒群(-1mm)的比率分别由9.51%,3.87%增至80.05%,15.63%,并以13~6mm和-0.075mm粒级的变化最为显著.褐煤的碎裂及粉化还随回转速率、保温时间及入料粒度的增加而升高.运用灰色关联方法分析4种因素对碎裂程度的影响权重依次为:温度粒度转速时间;对粉化的影响依次为:温度转速时间粒度.结合分析上述因素影响热碎的内在诱因如水汽-挥发分析出、机械力、间接强化、对颗粒材料抗力及内部气阻等的影响,建立了回转窑提质过程褐煤碎裂-粉化历程描述模型.     

褐煤微波流化床干燥数值模拟及实验研究

基于欧拉多相流模型对微波流化床褐煤流化特性和干燥特性进行了数值模拟和实验研究。结果表明:随着微波功率和热风速度的增大,微波流化床褐煤的流化质量显著提高,干燥速率也随之增大。通过与实验结果对比发现,褐煤含水率数值模拟值稍微低于实验值。褐煤微波流化床干燥传热系数随着微波功率、气体温度和气体速度的增大而增大,随着干燥时间的延长传热系数则逐渐减小。