褐煤与生物质混合快速热解半焦特性研究

研究了褐煤、生物质及其不同配比混合物在快速热解条件下,热解产物半焦的产率、工业组成、热值以及表面结构等特性,探讨了其随热解温度和原料组成的变化规律.结果表明,由于受褐煤和生物质各自组成和性质的影响,褐煤与生物质混合快速热解过程,生物质配入比例和热解温度对半焦的产率、工业组成、热值及表面结构的影响较为复杂.总体趋势是,控制适宜的热解温度和适宜的生物质配入量(生物质配入比例50%),可获得高的半焦产率和半焦热值,同时降低半焦中灰分含量.生物质掺混比例为50%,热解温度为600℃时,热解产物半焦产率为52.1%,半焦热值可达23.75 MJ/kg.由于生物质的引入,混合物热解产物半焦的表面结构比褐煤单独热解时半焦的表面结构有所改善,半焦孔隙增加,有利于增加半焦的吸附性和反应性.     

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%。     

煤炭地下气化过程中半焦孔隙结构的变化规律

在煤炭地下气化过程中,热解反应生成的半焦孔隙结构性质是影响气化过程的重要因素.对大雁褐煤、协庄烟煤、昔阳无烟煤及其热解半焦的比表面积、孔容积和孔径进行了测定,总结出了不同煤种、不同热解温度和不同热解气氛下半焦孔隙结构变化的规律.结果表明,半焦的表面结构特性受热解温度和热解气氛双方面的影响,改变热解终温或气氛,孔径分布特征变化幅度不大.     

低阶煤热解制浆耦合技术探讨

国内已有十余种低阶煤热解提质技术处于建设、试运行阶段,然而提质固体产品(半焦)的大规模、高效率利用尚未取得实质性进展。介绍了我国低阶煤利用现状,分析了低阶煤及其热解半焦的性质,对低阶煤热解制浆耦合技术的工艺流程和工程进展进行了探讨。     

年青煤热解半焦比电阻的研究

本文较系统地研究了影响年青煤热解半焦比电阻的因素和比电阻的变化规律。主要考查了半焦的常温粉末比电阻、煅烧比电阻和高温比电阻。结果表明:半焦的常温粉末比电阻主要受热解温度所控制,随热解温度的提高呈阶段性下降,热解温度在600～700℃范围内,半焦常温粉末比电阻的下降速度较快。半焦高温煅烧比电阻与原煤性质有关,与半焦的热解温度关系不明显。直接测定的半焦比电阻随测量温度的提高亦呈阶段性下降。半焦的高温比电阻和高温煅烧比电阻均是半焦在高温下内部炭结构变化的函数,二者都可以作为考查半焦在高温下比电阻特性的指标。     

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。     

神东煤热解特性及半焦用作高炉喷吹适用性分析

为实现神东煤的深度加工利用,利用热重分析仪及管式热解炉对神东煤的热解特性进行分析,研究热解半焦用作高炉喷吹原料的适用性,提出热解半焦利用的新途径。结果表明,神东煤的煤质特性优良,格金焦油产率高达8.15%,比较适宜用作低温热解;550℃时焦油产率最大,焦油灰分低,馏出温度350℃占比50%以上。随着热解温度升高,热解气中CH4和CO2含量降低,而H2和CO含量增多。热解水产率基本保持在16%。热解半焦喷吹特征与目前国内主流的喷吹煤性质相当,比较适合用作高炉喷吹原料。轻度热解半焦可直接用于高炉喷吹,提取焦油剩余半焦用作喷吹配煤可实现煤炭分质转化利用。     

中低温热解半焦作为高炉喷吹燃料的现状分析及建议

为优化高炉燃料结构和降低生产成本,从半焦的基础性能、工艺性质、喷吹效果等方面论述了中低温热解半焦作为高炉喷吹燃料的研究现状,分析了半焦替代喷吹煤粉后存在的主要问题,提出了改善半焦性能的途径和建议。现有中低温热解半焦的煤质特征和多数工艺性质满足高炉喷吹要求,但其可磨性与燃烧性能波动较大,需区别对待。随着半焦添加比例的增加,混煤的燃烧和可磨性能总体呈下降趋势。提出应通过热解过程控制、与其他燃料共热解、催化燃料等方式改善低温干馏半焦性能,增加廉价燃料在喷吹燃料中所占比例,降低高炉炼铁成本。     

褐煤半焦热解温度对其加氢制甲烷活性的影响

利用固定床热解炉在不同热解温度(400~900℃)下制得热解半焦,采用BET和XRD分析手段对不同热解温度的褐煤半焦理化性质进行表征。在高温高压(800℃、4 MPa)条件下,利用固定床反应器对呼伦贝尔褐煤半焦试样进行直接加氢制甲烷的研究。结果表明,呼伦贝尔褐煤半焦在高温高压加氢制甲烷的最优热解温度为600℃;热解温度在600~800℃的半焦加氢反应碳转化率可达82%,产品气中CH_4的质量分数约96%;在400~800℃,半焦比表面积由8 m2/g增大到182 m~2/g,半焦加氢反应碳转化率随比表面积的增大而增加,当热解温度高于800℃,半焦中碳结构的晶面间距d002减小,堆垛高度L002明显增大,d002/L002从0.472迅速减小为0.365,石墨化程度加深,导致其加氢反应碳转化率迅速下降。     

不连沟煤热解半焦燃烧特性研究

煤热解产生具有高利用价值的煤气和焦油,并伴随产生大量的热解半焦,燃烧是半焦的主要利用途径之一。本文采用非等温热重分析法研究了热解条件(热解温度和停留时间)、热解气氛和燃烧升温速率对热解半焦燃烧行为的影响,并利用Coats-Redfern积分法对半焦燃烧过程进行动力学计算。结果表明:热解温度对甲烷二氧化碳重整与煤热解耦合过程半焦的燃烧反应特性有重要影响。随热解温度升高,半焦燃烧反应性呈下降趋势,反应活化能逐渐增加,这与半焦中较低的挥发分成正相关。热解停留时间和热解气氛对半焦燃烧影响较小。与在氮气中热解半焦相比,加氢热解和耦合热解半焦表现出几乎相同的燃烧特征和反应活化能。燃烧升温速率显著影响半焦的燃烧特性,提高燃烧升温速率促使半焦燃烧反应在更高温度下进行。     

煤热解半焦物化特性表征研究进展

论述总结了煤热解半焦的各种物化特性表征方法研究进展,重点阐述了煤热解半焦的化学成分组成表征、结构特征表征、其它物化特性表征等研究方法,为各种煤热解半焦的利用研究提供参考。最后对煤热解半焦物化特性表征方法的研究方向提出了建议。     

热解气氛与温度对褐煤半焦“一步法”甲烷化活性的影响

为提高褐煤热解多联产技术中半焦的利用效率,本文提出将低温热解半焦用于"一步法"制甲烷技术,考察了热解条件对半焦性质和一步甲烷化活性的影响。利用管式炉制备了不同气氛和温度的褐煤热解半焦,采用傅里叶红外光谱、X射线衍射技术和固定床反应器,对半焦表面化学、微晶结构和甲烷化活性进行了表征。结果表明,与N2和H2氛围相比,褐煤在水蒸气氛围中进行热解,半焦表面含氧官能团受到保护而含量更高,同时石墨化程度因受阻而降低,甲烷化活性更高;在水蒸气氛围中,773~873K范围内,随着热解温度升高,褐煤裂解反应进行程度加深,半焦表面含氧官能团数量降低,石墨化程度增加,致使甲烷化活性降低。总之,在水蒸气氛围中,773K时热解形成了一步甲烷化反应活性最好的褐煤半焦,对于低阶褐煤热解过程与气化过程优化联产具有重要指导意义。     

宽沟煤热解半焦成浆性研究

为制备高浓度水煤浆,使用宽沟煤为原料,在气体热载体移动床反应器中制备了不同热解条件下的半焦,并考察了半焦的成浆特性。结果表明,热解半焦的成浆浓度高于宽沟煤,半焦浆体的表观黏度随着热解温度和热解停留时间的增加而降低。通过热解可将原煤的定黏浓度从61.15%提高到67.78%,并且提高了浆体的流变特性,屈服应力和稠度系数降低,说明热解改性是提高宽沟原煤成浆性的有效方法。热解提高了半焦的变质程度,降低了挥发分和含氧官能团含量,是半焦成浆性提高的主要原因。但热解降低了半焦的固水能力和浆体中颗粒间自由水的含量,使半焦水煤浆的稳定性有所下降,在成浆浓度66%时,原煤水煤浆的析水率为4.0%,640℃热解半焦水煤浆的析水率为14.0%。     

低阶煤低温热解半焦在模拟高炉喷吹条件下的燃烧性能

采用自制固定床热解装置在隔绝空气的条件下制备神木长焰煤热解终温分别为400℃、450℃、500℃及550℃的热解半焦,利用管式沉降炉模拟高炉喷吹条件研究神木长焰煤低温热解半焦的燃烧性能,并考察了热解终温、半焦喷吹粒径以及燃烧反应温度对半焦燃烧性能的影响。研究表明：低温热解半焦的燃烧性能优于实验所选用无烟煤的燃烧性能,半焦的燃烧性能与其燃料比之间存在负相关关系,即燃料比越高,燃烧性能越差;降低热解终温、减小半焦喷吹粒径以及提高燃烧反应温度均能改善半焦的燃烧性能,当热解终温为400℃、喷吹粒径100～200目、燃烧反应温度为1100℃时半焦的燃尽度最佳为96%。本实验半焦制备及燃烧条件与现有低温热解和高炉喷吹工艺相符,且热解半焦各项性能均符合喷吹用煤指标。     

低阶煤热解半焦燃烧性能的影响因素

采用热重分析法探讨了影响低阶煤热解半焦燃烧性能的主要因素;采用比表面积和孔隙结构分析仪、扫描电镜揭示了半焦燃烧性能差异的机理.结果表明:热解条件是影响半焦燃烧性能的重要因素.煤种相同时,随热解温度的升高和热解时间的延长,半焦的燃烧性能变差,用半焦的燃料比可预测半焦的燃烧性能;对于不同煤种,不能根据半焦的燃料比来预测半焦的燃烧性能.原煤的内水含量是影响其热解半焦燃烧性能的关键因素,可根据煤的内水含量预测其热解半焦的燃烧性能;半焦的BET比表面积和微表面特征是造成其燃烧性能好坏的主要原因,与半焦热解母体(煤炭)的内水含量密切相关.     

煤热解半焦物化特性表征研究进展

论述总结了煤热解半焦的各种物化特性表征方法研究进展,重点阐述了煤热解半焦的化学成分组成表征、结构特征表征、其它物化特性表征等研究方法,为各种煤热解半焦的利用研究提供参考。最后对煤热解半焦物化特性表征方法的研究方向提出了建议。     

褐煤与大豆荚共热解的产物特性分析

利用自制的低温热解装置研究褐煤与大豆荚共热解的产物特性,考察大豆荚掺混比和催化剂Fe₂O₃对热解产物特性的影响。通过FT-IR、GC-MS、SEM-EDX和UV-vis分析共热解产物的性质,并将半焦用于亚甲基蓝吸附实验。研究结果表明：掺混比30%时,共热解焦油的产率达到最大值11.98%,比煤焦油产率增加44.86%,与计算值的正偏差最大（0.8%）,同时,大豆荚的添加有促进焦油生成的协同作用。大豆荚的添加有利于共热解焦油中含氧杂环的断裂,使共热解焦油中直链烷烃增多,芳香族化合物减少,使重质组分转化为轻质组分,从而提高焦油品质;同时,大豆荚的添加使共热解半焦的含氧基团增加,微观形貌变粗糙。而Fe₂O₃的加入使共热解焦油中酚、醇类物质增加;加Fe₂O₃共热解半焦的褶皱更加明显。共热解半焦对亚甲基蓝的吸附率为33.62%,比煤半焦的吸附率提高8.84%,加Fe₂O₃共热解半焦的吸附率为55.57%,比共热解半焦提高65.29%。     

污水处理工艺对污泥热解半焦热解特性的影响

通过在升温速率10℃/min和氮气氛围下的热重实验,对来自3个污水处理厂的5种污泥在450℃下热解制得半焦的热解特性进行了研究。结果表明,5种半焦的热解过程均为水分析出、缓慢失重、挥发分析出和残余物分解4个阶段。污水处理工艺中的厌氧过程和污泥厌氧消化使半焦中的有机物复杂化;污泥厌氧消化改善了半焦的热解性能,污水处理工艺中的"厌氧+好氧"和"好氧+厌氧"过程则降低了半焦的热解性能,其中"好氧+厌氧"过程对半焦热解性能的影响异于其对污泥热解性能的影响;半焦热解时的第三阶段与污泥的第四阶段相对应,但并非是简单的对应。利用Coats-Redfern法对5种半焦热解机理的研究结果表明,5种半焦的机理函数彼此不完全相同,但半焦热解活化能均低于污泥的。     

海拉尔褐煤半焦特性及冶炼硅铁研究

论述了海拉尔褐煤ＭＲＦ工艺热解半焦的反应性能及比电阻等性质。冶炼硅铁的工业试验表明：该半焦具有降低硅铁电耗、提高硅铁产量等效果，是优质的硅铁冶炼还原剂。     

油页岩半焦热解特性

利用热重分析仪对油页岩半焦热解特性进行了研究.综合考虑制取半焦所获得的页岩油品质、半焦成分、发热量和循环流化床设计,认为干馏温度介于500～600℃为宜;干馏度对半焦热解初析温度和低温段热解过程有影响,但对高温段热解影响不明显,高温干馏所制取的半焦其热解过程包含于低温所制取的半焦热解过程中;随升温速率的提高,相同温度下的半焦热解度降低,当升温速率超过40℃•min^-1后,升温速率对半焦热解过程影响不大;最后采用Coasts法计算了油页岩半焦热解动力学参数,计算结果可供数值仿真和工程设计参考.