低阶煤与浒苔低温共热解产物特性研究

采用自行设计的低温干馏装置,将不同配比下的低阶煤-浒苔混合物进行低温共热解,考察随着浒苔配入量的增加各热解产物的产率和品质的变化.结果表明,当浒苔配入量为30%时,焦油产率达到最大值11.39%,比低阶煤单独热解提高了28.61%.此时,热解焦油中烷烃类含量为48.66%,酚类含量为9.12%,明显高于原始焦油中相应组分的含量,热解焦油的n(H)∶n(C)提高了9.87%,表明热解焦油达到了一定程度的轻质化.同时煤气成分中CH4和H2的含量有所增大.SEM检测显示,混合热解时半焦表面变得粗糙,形成了明显的裂纹中心.混合热解的半焦热值相对于浒苔单独热解的半焦热值有显著提高.     

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.     

煤与浒苔混合燃烧过程分析及动力学研究

为了满足电力需求,缓解煤炭短缺矛盾,采用ZTC-B型综合(同步)热分析仪对大同无烟煤与大同烟煤分别与浒苔混合燃烧过程进行了热重分析,并对其进行了动力学分析。结果表明:煤与浒苔单独燃烧及混合燃烧过程均可以划分为三个阶段,掺烧时随着浒苔质量分数的增加,主要燃烧阶段活化能升高,综合燃烧特性指数变小;大同无烟煤掺烧25%的浒苔时,二者存在明显的协同效应,相对值可达35%,大同烟煤掺烧25%的浒苔时,二者在480℃左右存在一定的抑制作用,相对值可达-11%;动力学分析表明:采用2个连续一级反应模型,可以很好地描述其掺烧过程,活化能和指前因子存在动力学补偿效应。     

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。     

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。     

纤维素与木质素共热解试验及动力学分析

采用热重分析仪（TGA）对木质素与纤维素单独热解和共热解基本特性及热解动力学进行了研究。热重分析曲线表明,木质素热解过程是由两个位于不同温度段的热解过程组成,纤维素则仅在300～380 ℃的温区内迅速热解,在纤维素含量较低（≤40%）共热解时,二者表现为相互抑制作用,但随着纤维素含量增大,二者关系转变为相互促进作用。热解动力学研究表明,纤维素与木质素单独热解和共热解过程都可用一级反应动力学模型来描述,且随着纤维素含量增加,反应活化能（E）也随之增加,但其值总小于活化能线性加和值（Ec）,据此可推测共热解过程存在着一定的协同作用。     

稻壳与褐煤共热解过程的TG-FTIR分析

利用TG-FTIR技术对稻壳与褐煤按照不同比例进行的共热解过程进行分析.结果发现,共热解过程的热失重相对于单独热解有所加深,尤其是在稻壳与褐煤按照2∶8比例进行共热解时;共热解过程的热解产物发生变化,其中CO2产物增加明显,CH4产物略有减少,CO产物略有增加,其他有机化合物如酚类化合物、含羰基结构化合物和含芳环结构的化合物都有所减少.根据共热解产物变化规律和生物质与褐煤单独热解反应的机理,分析共热解过程中二者发生协同作用的原因是:生物质中的金属氧化物对煤炭黏结成焦炭过程有抑制作用,从而促进了煤炭的进一步分解;并且在慢速共热解过程中生物质相对于煤炭先产生H2,而H2的存在抑制了煤炭在高温时的缩合反应,从而加强了其裂解反应.     

煤与稻壳共热解热重分析及动力学

利用热重分析仪对长焰煤和稻壳分别单独及按不同掺混比例进行热质量损失实验研究。通过比较煤与稻壳共热解热质量损失曲线和计算得到的理论曲线发现,添加稻壳对共热解过程有促进作用,在不同的稻壳掺混比例下,共热解过程质量损失率和最大质量损失速率均较理论值有不同程度的增大,推测稻壳掺混对共热解存在促进作用,促进作用与稻壳掺混比例不成线性关系。对煤与稻壳及共热解过程进行动力学分析,获得了反应活化能和频率因子,分析计算热解动力学参数表明共热解过程存在动力学补偿效应。     

生物质与煤共热解研究现状

综述了近年来国内外煤与生物质共热解的研究现状。当生物质与煤共热解过程中存在协同反应时,能够将生物质中的氢有效地转移到煤热解过程中,改善煤热解过程中产物的性质,提高煤的热解效率。后续对生物质与煤共热解的研究可以考虑适当的方法,如添加合适的催化剂等来促进协同反应的发生。     

次烟煤与高硫焦煤共热解相互影响及动力学研究

为了研究次烟煤与高硫焦煤共热解过程中的相互作用,选取资源相对丰富的水峪高硫焦煤(SC)作为主炼焦煤样,伊宁次烟煤(YC)为配入煤样,通过热重分析技术对2种煤样及其不同配比混煤的热解行为进行了研究,并通过计算动力学参数分析热解过程的动力学特性。结果表明,由于变质程度的不同,煤样SC和YC单独热解的行为差异明显;混煤共热解的失重率随着YC掺入比例的增加而增大,但共热解行为并非SC和YC热解特性的简单加和。动力学分析表明,2种煤及其混煤在不同热解反应阶段的动力学参数不同,各热解阶段的活化能和指前因子数值的大小顺序均随YC掺入比例的增加呈规律性变化,但并非单种煤热解活化能和指前因子数值的简单加权平均,混煤的热解行为是2种原煤相互作用的结果。     

低煤阶煤透光率的测定

了解低煤阶煤煤样的制备,标准溶液的配制,煤样的处理等方法。通过试验煤样与硝酸、磷酸的混合酸在规定的试验条件下反应后,用目视比色法测定煤样的透光率等技术,阐明了影响透光率的因素,分析其原因并提出相应的措施。     

低阶煤催化热解研究进展及展望

为推动煤催化热解技术的发展,论述了金属类催化剂、负载类催化剂和煤基催化剂的催化机理及其对煤热解转化特性、产物分布的影响。根据催化机理不同,将煤催化热解工艺分为直接催化热解工艺、间接催化热解工艺和热解产物催化热解工艺,并论述了各工艺的研究现状。过渡金属、分子筛可改变低阶煤热解产物分布,提高焦油产率;金属氧化物催化剂可提高热解转化率,调节气体产品分布,提高气相产品收率。液化残渣与褐煤共热解降低了活泼分解阶段的反应活化能,加快了反应速率,提高热解焦油产率,影响气相产物分布。首次提出煤直接液化残渣与煤混合热解所产生的正协同作用也可看成是一种对煤热解的正向催化。     

低阶煤提质技术现状及完善途径

为实现低阶煤的清洁利用,分析了国内外低阶煤提质技术研究现状,重点介绍了以移动床、回转窑、流化床、气流床为反应器的典型热解技术。针对低阶煤热解技术焦油收率低,焦油重质组分和粉尘含量高等技术难题,提出了低阶煤提质技术完善途径。应根据不同粒径的煤料选择适宜的热解工艺,粉煤一般采用固体热载体加热;延长煤颗粒在低温区的停留时间可降低焦油的二次反应,提高焦油收率;内热式热解技术容易导致焦油含尘量高。应依据不同煤质煤的不同组分而分级转化,通过反应调控抑制重质组分生成,实现热解产物定向,最大程度获得轻质油气产品,开发新型反应器抑制粉尘产生及夹带,实现低阶煤的清洁高效利用。     

低阶粉煤热解-气化一体化装置构想

为了实现《煤炭深加工产业示范"十三五"规划》中指出的研发清洁高效的低阶煤热解技术、攻克粉煤热解等关键技术及开发热解-气化一体化技术目标,通过阐述煤的热解和气化反应原理及目前普遍存在的热解、气化分产现实,提出了以分质产品、物料互给、热能循环、积木组合、塔状结构等为理念的一体化技术路线,并构想了一种双塔结构的低阶粉煤低温热解-气化一体化装置,介绍了该构想的理论基础、工艺流程、部件结构和主副塔组合方案。该构想装置可以将低阶粉煤分质生产出热解水蒸气、低温热解煤气、气化煤气、半焦等产品,为煤炭梯级延伸加工提供条件。     

低阶煤水煤浆制备技术与工艺研究现状及前景

针对中国储量丰富的低阶煤难以制备高浓度水煤浆的问题,介绍了国内先进的低阶煤制浆技术。制备高品质低阶煤水煤浆,应结合煤质特性,选择适宜的磨矿技术、提质改性工艺、配煤技术或添加剂,制备符合工业化应用的高性能低阶煤水煤浆。同时指出,低阶煤制备水煤浆技术是适合中国国情的洁净煤技术,是目前国内对低阶煤合理利用的一条新途径,低阶煤水煤浆的研究和发展为解决中国环境污染问题和能源合理利用问题提供了广阔的前景。针对目前中国低阶煤水煤浆的发展状况,对中国低阶煤制备水煤浆技术发展前景进行了展望。