褐煤热解及半焦成型特性研究

以褐煤为原料,通过原煤热解与半焦成型实验,研究了热解终温对产物分布的影响及半焦的成型特性与反应活性;利用气体在线分析仪、GC-MS对热解产物进行表征;研究结果表明,热解温度由450℃提高到750℃,热解气体产率持续增大,半焦收率则持续减少,焦油收率在550℃时最高;气相组分中H2含量持续增加,CO2和CH4含量减小,CO含量在650℃时最高;热解焦油主要由萘及其衍生物、高碳数直链烷烃、苯酚及其衍生物、蒽、菲及衍生物、稠环芳烃和中性含氧化合物(醛、酮、呋喃)组成,随热解温度升高,多侧链取代化合物含量减少,稠环化合物含量增加;热解改质后,半焦型煤强度提高了3 MPa,半焦型煤的CO2反应活性高于半焦。     

生物质型煤热解半焦的燃烧特性研究

为开拓低阶粉煤资源高效分质利用途径,在前期制备的能满足直立炉热解要求的生物质型煤的基础上,利用同步热分析仪研究了生物质型煤热解半焦的燃烧性能,并与原煤、原煤半焦及型煤的燃烧性能进行了对比,考察了热解温度对半焦燃烧性能的影响规律。由结果可知,生物质型煤热解半焦的燃烧特征温度低于原煤半焦;随热解温度的升高,原煤半焦的燃烧特征温度呈线性增加,而型煤半焦燃烧特征温度的增加幅度较小;在热解温度较高时,型煤半焦的燃尽性能较好;型煤半焦的综合燃烧特性略差于相同热解温度的原煤半焦,但差别很小。热解温度为650℃的型煤半焦具有最好的燃尽性能和综合燃烧特性。     

生物质热解半焦燃烧特性的实验研究

鉴于目前针对生物质热解半焦燃烧特性的研究较少,以稻壳、松木屑和玉米秸秆为原料,利用自行搭建的固定床热解实验台,在300、400、500、600℃的热解温度下制备了以上3种生物质的半焦,同时采用TG-DTG热分析联用技术,研究热解终温、粒径、升温速率和生物质种类对生物质热解半焦燃烧特性的影响。结果表明:热解终温越高,半焦的燃烧性能越差;同一种半焦,粒径越小越有利于其着火与燃尽;升温速率为50℃/min时,燃烧性能达到最佳;不同生物质种类制得的半焦燃烧性能差异很大。     

生物质半焦燃烧特性实验研究

为了提高生物质秸秆利用率,以小麦秸秆和玉米秸秆为研究对象,在400、450℃的炭化温度下制备了小麦秸秆和玉米秸秆半焦。采用TG-DTA热分析联用技术研究了升温速率、氧浓度对半焦反应动力特性的影响,建立了反应动力学模型,获得了不同工况下的频率因子及活化能。实验结果表明：活化能随着升温速率的变大及氧浓度的提高而略微减小;频率因子受升温速率以及燃烧氛围影响较大,氧气浓度越高则频率因子越大;升温速率越快则频率因子越大。     

乌拉盖褐煤热解特性及反应动力学参数研究

为获得较好的褐煤半焦制备工艺参数,研究了不同制备条件(热解终温、升温速率、原煤粒径、热解气氛)下制得的乌拉盖褐煤半焦的燃烧性能和燃烧动力学参数。结果表明,热解终温对半焦品质的影响最大,热解升温速率、原煤粒径和热解气氛对半焦燃烧特性的影响不显著。热解终温由350℃升至600℃时,反应指数RI由235℃升至292℃,半焦着火性能变差;燃尽指数Cb由4.68升至6.15,半焦燃尽性能变差;爆炸指数Kd由2.54降至0.46,半焦爆炸倾向性变低;反应活化能由44.4 k J/mol升至63.4 k J/mol,半焦燃烧动力学特性变差。热解终温为520℃时制得的半焦反应指数、燃尽指数、爆炸指数和反应活化能分别为265℃,5.34、0.80和53.2 k J/mol,属于易着火、易燃尽、中等爆炸燃料,燃烧特性良好。     

甘蔗渣与褐煤共热解半焦的特性

利用自制的干馏装置进行褐煤与甘蔗渣的低温共热解实验,并探究甘蔗渣的添加量对热解产物产率及半焦品质的影响。研究结果表明,在甘蔗渣掺混比为20%时,产物产率的实验值与理论值偏差达到最大,此时焦油产率的实验值比理论值高出9.61%;FTIR检测表明半焦中主要含有-OH、C=C和C=O官能团,且甘蔗渣的添加能促进半焦中苯类化合物转化为其他类低分子化合物;SEM检测表明褐煤与甘蔗渣共热解半焦比煤样单独热解半焦孔隙发达;BET分析表明甘蔗渣与褐煤的相互作用不仅能提高共热解半焦比表面积,而且能改善孔径分布,使共热解半焦孔径有减小的趋势。半焦吸附重金属离子实验表明未经任何处理的煤半焦及甘蔗渣半焦对铅离子去除率分别达到78.42%和87.80%。     

昭通褐煤半焦气化特性的研究

以O2/水蒸气作为气化剂,对褐煤半焦气化过程进行实验研究.结果表明,随着气化温度的提高,在生成的煤气组成中CO和H2含量增加,而CO2和CH4的含量减少,煤气热值和合成气产率均增加;在温度一定时,随着氧气流量的增加,煤气中CO含量和H2含量先增加然后逐渐减少,CO2含量增加,CH4含量减少,煤气热值和合成气产率均存在一个最大值.     

热解条件对白音华褐煤半焦孔隙结构的影响

以内蒙古白音华褐煤为研究对象,在管式炉中进行了低温热解实验,考察了低温干馏后原煤和固体产物半焦的结构组成变化,分析了干馏条件对固体产物半焦孔隙结构的影响规律.对原煤和不同干馏条件下半焦的吸附/脱附等温曲线的分析结果表明,半焦具有较宽的孔隙分布,而且中孔和微孔占据了很大的比例;对半焦的孔隙特性参数的测定结果表明,干馏终温和保温时间对半焦的比表面积、孔容积和平均孔径都具有较大的影响.     

褐煤热解半焦性质研究

以锡林郭勒褐煤为原料,研究褐煤的热解特性;考察了热解温度等因素对褐煤热解过程以及产物性质的影响。研究结果表明:锡林郭勒褐煤在热解温度520℃,停留时间为1.5 h,煤样粒度为13~20 mm的条件下,可以制备高发热量的半焦,此时半焦发热量为27.81 MJ/kg;锡林郭勒褐煤最佳热解温度480~520℃,半焦发热量25 242~27 162 kJ/kg;半焦产率55%~56%。     

抚顺油页岩半焦燃烧特性

为了提高油页岩半焦燃烧特性对以油页岩半焦氧化为主要热源的抚顺油页岩炼油工艺效率,利用扫描电镜与热重分析对450、550、650℃三种不同制焦温度下的抚顺油页岩半焦(J1、J2、J3),进行了表面形态和燃烧特性分析。结果表明,由于挥发分的析出,半焦表面结构变得粗糙,羽化现象严重。由于可燃物质随制焦温度上升析出较多缘故,半焦着火温度随制焦温度的上升而增高,在20℃/min升温速率下,着火温度由J1焦样的384.7℃升高到J3焦样的408.8℃。半焦的活化能在低转化率比在高转化率时要小,这主要是由于在高转化率下,可燃物减少,灰分热阻增加。     

褐煤半焦水蒸气活化法制备活性炭的工艺研究

通过对褐煤半焦水蒸气活化法制备活性炭原理的探讨及实验研究,分析了活化温度及时间、水蒸气流量等影响因素;用煤焦油做粘结剂制得的活性炭具有优越的物理和化学性能;在褐煤半焦粒度- 1 0 0目,活化温度70 0℃,活化时间4h ,水蒸气流量1 0 88 .89ml/min时,制得的活性炭碘吸附值达到了1 1 36. 39mg/g。     

云南褐煤半焦用于硅铁生产的试验研究

基于云南褐煤半焦的独特性能,试验采用褐煤半焦替代50％的冶金焦冶炼硅铁。研究了褐煤半焦粒度、活性、灰分等指标对生产硅铁的影响。结果表明：入炉褐煤半焦水分应控制在10％左右;半焦中-4mm组分不应超过10％,4—6mm质量分数应达到50％左右;半焦化学活性高对冶炼硅铁有利,但同时提高了还原剂灰分中Al2O3的还原率,对生产75％硅铁不利,因此褐煤半焦用作冶炼硅铁的灰分应不超过7％。通过混合焦和冶金焦的应用试验,说明采用混合焦的产品中Al平均质量分数为2．27％,ω（A1）〈2％的产品率为28．56％,比同期全部用冶金焦下降7．39％;采用混合焦的电耗下降37kWh／t,还原剂耗量增加了3．2％,低Al产品率稍有下降;褐煤半焦部分替代冶金焦生产硅铁是可行的,且具有一定的节电降耗作用。     

褐煤干燥特性研究

流化床干燥褐煤具有快速干燥脱水特性,对于内蒙古褐煤煤样,当干燥温度小于200℃时,去除煤样外在水分达到煤样临界干基湿含量所用的最短时间为8min。而当干燥介质温度大于220℃时,干燥速度加快,达到煤样临界干基湿含量的时间缩短到5min。干燥脱水特性方程,符合单项扩散模型,其干燥规律与干燥介质温度和风速有密切关系。     

褐煤及其热解产品利用现状

为了提高褐煤利用率,介绍了国内褐煤资源的储量形态、分布。分析了目前褐煤的利用途径,包括共伴生资源的利用、直接燃烧、干燥脱水与成型、气化、液化、制水煤浆与热解。并进一步分析了褐煤热解气、液、固产品的利用方向。提出了褐煤半焦利用的新方法,即利用半焦干法气化,或将半焦和热解废水等制成水煤浆,通过湿法气化制得合成气,再通过甲烷化催化剂将合成气制成甲烷,或将合成气通过费托合成制成汽油柴油。     

油页岩半焦燃烧动力学研究

燃烧动力学是研究油页岩半焦颗粒燃烧特性的基础。利用热重分析仪对油页岩半焦进行了恒温燃烧实验研究,在排除外扩散影响的基础上,分析了燃烧温度、氧气浓度对油页岩半焦燃烧过程的影响。在实验范围内,氧气浓度和燃烧温度均能对油页岩半焦燃烧速率产生重要影响,更高的氧气浓度和燃烧温度可以加快油页岩半焦燃烧速率。结合实验结果,建立了考虑氧气浓度影响的油页岩半焦燃烧动力学模型,发现油页岩半焦燃烧速率与氧气浓度的0.97次方呈线性关系。模型计算结果与实验结果符合较好,为进一步研究油页岩半焦大颗粒燃烧特性提供了燃烧动力学基础。     

干燥褐煤的自燃与爆炸特性试验研究

为抑制褐煤堆放时发生自燃与煤粉爆炸,利用自燃装置试验台和煤粉爆炸试验台,对褐煤及其干燥到不同水分的干燥煤进行试验研究,分析其自燃特性和爆炸特性。结果表明,对于自燃特性而言,褐煤水分减少10%,耗氧速度增加约0.17%/min,粒径减小一个等级,耗氧速度增加约0.11%/min;对于爆炸特性而言,褐煤水分减少5%,平均煤粉爆炸下限质量浓度约降低0.015 kg/m~3,温度每升高10℃,平均煤粉爆炸下限质量浓度降低约0.03 kg/m~3;总体而言,随着干燥程度的加深,褐煤自燃、爆炸特性均增强,危险性增加。     

油页岩及其半焦混烧特性的热重试验研究和动力学分析

利用热重分析仪对桦甸油页岩燃烧时的双峰现象以及与其500℃半焦按不同比例混烧时单样相互影响程度、颗粒特性、着火温度和燃烧特性指数进行了考察;利用DAEM模型解析了混烧动力学参数。结果表明：油页岩燃烧DTG曲线在500℃附近的双峰活性参数值相差不大,分别为0.79和0.73,反映油页岩燃烧DTG曲线双峰归因于脂类有机质与干酪根中芳香烃的燃烧;混样中各单样在不同温度段相互影响程度不同,表观影响程度系数f的值均小于1。在燃烧过程中颗粒的缩核形状和表面分形维数并不是固定不变的,在低温段接近长圆柱体,在高温段接近平板,当浓度级次β=0.6时,低温段分形维数接近3,在高温段接近1;着火温度随半焦掺混量的增加呈线性递增;混样燃烧特性指数介于单烧之间并且存在掺混效果明显区;试样表观活化能在燃烧前期变化比较缓慢并呈下降趋势,大约在60～90 kJ·mol^-1之间,在后期剧烈增加,当转化率在0.60～0.75之间时表观活化能从80 kJ·mol^-1剧增到200 kJ·mol^-1。     

低阶煤热解条件对高炉喷吹半焦燃烧性能及动力学特性的影响

采用热重分析法研究了不同热解条件下半焦的燃烧性能和动力学特征,利用Ozawa法求取动力学参数。结果表明,热解温度越低、保温时间越短时,半焦的燃烧性能越好;热解升温速率对半焦燃烧过程的反应程度影响不大;粒度越大,燃烧性能差异性越明显。热解温度对半焦燃烧性能影响较大,550℃是本研究中制备高燃烧反应性半焦的适宜热解温度。两种不同粒度原煤制得的半焦均随转化率增大,活化能减小。1~3 mm原煤在热解温度为550℃时所得半焦在燃烧过程中符合反应级数模型,化学反应为限制性环节,反应最概然机理函数为f(α)=(1–α)2。