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。     

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.     

煤中挥发分对热解过程的行为影响分析

较高的还原温度易造成结圈,使回转窑直接还原铁工艺发展受限,为此,需研究低温条件下煤中还原性气体释放和铁矿石的还原过程。通过热重分析仪-傅里叶红外光谱仪-质谱仪(TG-FTIR-MS)联用方法分析不同挥发分煤的热解特性和铁矿石还原过程。结果显示,高挥发分煤在热解过程中具有更加优越的反应活性,随着挥发分的提高,煤中还原性气体的释放温度更低,释放含量更高。整个热解过程中有机气体主要为CH₄、CH3+碎片、苯、甲苯以及同系物;无机气体为SO₂、CO、CO₂、H₂O。高挥发分煤种的还原性气体CO释放温度较低。此外,热解过程中,高挥发分煤种表观活化能更低,热解过程更容易进行;相较于无烟煤,采用烟煤还原铁矿石时还原反应进程更快,还原过程更加彻底。为此,采用高挥发分煤种进行煤基还原将会为有效降低煤基还原温度提供新思路。     

生物质焦与煤混合燃烧特性及动力学分析

利用热重分析天平,采用非等温燃烧的方法对生物质热解产物——生物质焦与两种无烟煤混合试样的燃烧特性及其反应动力学参数进行了实验研究,考察了不同配比的混合试样的着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度和最大燃烧速率等燃烧特征参数,求出了反应的动力学参数活化能E_a和指前因子A.结果表明:活化能和指前因子均随混煤中生物质焦比例的增加而降低,存在动力学补偿效应;煤中掺入生物质焦后,试样燃烧的第一阶段和第二阶段的活化能分别呈现出"U形"曲线和"阶梯形"曲线的规律,且对混合燃料热解过程的作用要优于对固定碳燃烧过程的作用;活化能的计算表明生物质焦的存在有助于改善煤的着火性能,对煤的燃烧有催化促进作用.      

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。     

稀土对低阶煤热解活性和反应动力学的影响

运用热重分析仪,进行了稀土氧化物和无机矿物质在低阶煤热解过程中的影响研究,利用差减法扣除混合物(添加物+去矿物质煤)TG曲线中添加物本身的TG信号,获得添加物影响下煤中有机质热解失重的真实TG信号。采用热解特征指数P对添加物对煤热解活性的影响做了综合评价,提出用催化强度指数S曲线来表征添加物对煤热解活性的影响随热解温度的变化规律,结果表明,从整个热解过程来看,无机矿物和Ce O2能催化煤的热解,而La2O3抑制煤的热解。在200℃~794℃,无机矿物和Ce O2均能催化煤的热解,且无机矿物的催化活性较大,能在较宽温度范围使催化强度指数S大于0.005%/℃;两者分别在448℃和460℃催化强度最大,和两者作用下煤有机质热解失重速率峰值温度基本相同。La2O3在煤的热解过程中基本表现为阻止作用。采用CoalsRedfern法进行了煤热解动力学计算,结果表明:煤的热解可由三段二级反应过程描述,添加无机矿物和Ce O2的煤样较去矿物质煤样在各温度区间活化能都低,La2O3的加入使活化能升高。     

高炉喷吹用煤的等离子高温热解性能

正东北大学的学者利用电弧等离子体高温热解装置、多功能气相色谱仪和扫描电镜(SEM)对承钢高炉喷吹煤种进行高温热解实验,研究了配煤和添加助燃剂后煤粉的热解率、热解气体产率、热解气体组成的变化规律。结果表明,配煤和添加助燃剂都能提高煤粉的热解率和气相产物的产率,当烟煤配比在60%(质量分数)时,配煤方案的热解率最高为55.17%,添加助燃剂能够继续强     

煤的热解特性及其动力学模型

本试验利用热重-差热分析仪对不同升温速率、粒径下的马钢烟煤、无烟煤、兰炭煤样热解特性进行试验研究。将煤样的热解过程分为4个阶段,并建立Coats-Redfern一级动力学模型。结果表明：随着升温速率的增加,挥发分初始温度提高,热解失重速率峰值增大;随着粒径增大,挥发分析出随粒径增大而减小;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。     

焦炭热性质加和性在配煤研究中的应用

结合配西加煤实验,提出了配煤所涉煤种对应的焦炭热性质(反应性/反应后强度)具有加和性的观点,在对方案中所涉及的变化煤种对应的焦炭热性质数据进行假定与修正的基础上,结合各方案中煤种比例,对各方案进行比较及计算得出了计算值与实验值一致的结果,从而证实煤种对应的焦炭热性质在配煤中具有加和性。该结论可以为生产中设计配煤方案提供便利,从而指导配煤炼焦生产,稳定和提高焦炭质量。     

不同热解半焦与高炉喷吹煤粉燃烧性能差异性

 研究不同半焦与喷吹煤粉的燃烧性能有利于半焦进行高炉喷吹、降低炼铁成本。通过改变热解温度、热解升温速率、热解保温时间和热解气氛在管式炉中制备了不同的半焦样品,通过工业分析和热重试验、结合比表面积、发热量和活化能变化对不同热解半焦和两种喷吹煤粉燃烧性能差异进行了分析。结果表明,不同热解条件下制备的半焦,其燃烧性能大多介于两种喷吹煤之间,热解温度是影响半焦反应性能最重要的因素,热解温度对活化能的影响呈现先减小后增大的趋势。不同热解温度制备的半焦孔隙结构均比喷吹煤发达,且累积孔容积和比表面积均呈现先增加后减少的趋势,孔隙特点与燃烧性能基本对应。550 ℃是制备高反应性半焦较适宜的热解温度。可以通过控制热解条件制备高反应性半焦,这有利于半焦在高炉喷吹中的应用。