锡林浩特褐煤与昭通褐煤热解特性研究

本文针对锡林浩特褐煤和昭通褐煤进行热解实验研究,得到热解温度及升温速率对两种褐煤热解规律及产物分布的影响。结果表明,两种褐煤具有相同的热解规律,昭通褐煤热解产物优于锡林浩特褐煤。褐煤热解工艺最优参数为热解温度600℃,升温速率10℃/min。     

热解温度对褐煤半焦成浆特性影响的实验研究

采用低温热解法(450-650℃)对褐煤进行改性处理,研究热解终温对褐煤半焦成浆特性的影响,并从煤质特性和微观孔隙结构的角度对成浆性改变的原因进行了分析,选用Herschel-Bulkley模型对浆体流变特性进行拟合分析,直观地显示了水煤浆流变特性随浆体浓度和热解终温的变化情况.实验结果表明:低温热解有效地提高了褐煤的成浆性能,褐煤水煤浆的最大成浆浓度由改性前的44.31%,最大可升至66.78%,热解终温越高,定黏浓度越大.在表观黏度相近的情况下,热解终温越高,半焦水煤浆的稳定性越好.低温热解能有效脱除褐煤中的水分,促进含氧基团的分解,提高煤阶.热解后,煤的孔隙结构发生变化,热解终温升高,孔比表面积和孔容积减小.     

褐煤和煤矸石混合热解研究

对某煤矿的褐煤和某煤矿煤矸石的混合物按(1:4,2:3,3:2和4:1)的比例进行热解。本实验采用热重分析法(TG)和差示扫描量热法(DSC)。将试样分别在同一条件下进行试验,气氛为氮气,升温速率为10℃/min,压力为0.055 MPa,反应终止温度为1000℃。通过对试验结果分析,研究分析混合比对试样热解的影响,并得到最佳混合比。     

内蒙白音华褐煤中低温热解特性实验

为研究温度对内蒙白音华褐煤热解产物的影响规律,采用程序升温法在管式炉反应器上对白音华褐煤在不同温度下(400~600℃)进行热解,利用傅里叶红外光谱仪和氮气等温吸附方法对褐煤半焦化学组分和物理结构的变化规律进行研究,采用GC-MS和气相色谱结合在线电子天平的方法分别对焦油成分和各煤气产量进行分析,从而探究了褐煤的热解特性。结果表明:中低温热解条件下,随着热解温度的升高,半焦产率降低,而煤气和焦油的产率逐渐增加;煤气产量中,CO_2最多,但在450℃之后稳定在74.4 mL/g;焦油组成中,脂肪烃和含氧化合物占主要成分,其含氮化合物主要以吡啶环和喹啉环的形式存在,且结构稳定;热解可有效提高褐煤煤阶,增大芳碳率和环缩合度;随着热解温度升高,煤样的平均孔径先增大后减小,比表面积和比孔容积则正好相反,这是挥发分析出、官能团分解和焦油生成的共同结果。     

微波脱水改性对我国典型褐煤热解特性的影响

选取了我国主要褐煤产区不同变质程度的3种典型褐煤用微波进行了脱水改性处理,采用热重–红外联用仪着重研究了改性前后褐煤热解特性的变化。结果表明,经过微波处理后,褐煤中的水分大幅度下降,固定碳和热值上升,颗粒断裂和收缩,褐煤煤阶上升。改性褐煤热稳定性增强,热解曲线向高温区和烟煤方向移动,热解开始温度、失重峰温和结束温度升高,最大和平均失重速率及最终失重量降低,热解综合特征参数下降,活化能上升,热解活性变差。热解产物中的CO2、CO和甲酸等小分子活性物质在改性后的析出量减少,CH4和稳定的芳香类物质对二甲苯、苯酚的析出量增加,表明褐煤在改性后不稳定的结构发生分解和转变,稳定相组分增加。     

褐煤和水热炭共热解实验研究

通过热重分析技术对褐煤和两种比较常见的水热炭(厨余垃圾水热炭、瓜皮水热炭)的热解特性进行了研究,考察了水热炭掺混比例对褐煤热解的影响。结果表明:随着水热炭掺混比例的增加,褐煤挥发分越易析出,综合特性指数D可以很好地表征不同掺混比例下挥发分释放难易程度。水热炭的掺混对褐煤挥发分的析出起到了促进作用。相同比例下,瓜皮水热炭对褐煤挥发分析出的促进效果比厨余垃圾水热炭好。褐煤与水热炭共热解是否存在协同效应与水热炭的种类及掺混比例密切相关。     

热解温度对高水分印尼褐煤半焦孔隙特性及燃烧特性的影响

在不同温度下热解高水分印尼褐煤并对所得半焦进行了氮气等温吸附测试和热重燃烧试验。结果表明:在热解温度为500~750℃的范围内,随热解终温升高,所得半焦的比表面积和总孔容会先减小后增大,并在650℃后基本维持不变;在相同的热解条件下,高水分印尼褐煤半焦的孔隙更加发达;随热解温度升高,半焦的最大燃烧失重速率先减小而后有所增加,在热解温度为600℃时达到最低值;半焦燃烧反应活化能则随着热解温度的增加持续增加。     

农业废弃物的热解特性分析及动力学模拟

采用热重分析技术对中国典型农业生物质废弃物(玉米秆、稻草和棉秆)的热解行为及其动力学规律进行了研究,定量分析了升温速率对生物质热解特性的影响规律,建立了生物质热解的反应动力学模型.结果表明,农业生物质的热解表现出相似的规律,热分解主要集中在200-400℃.在升温速率为10℃/min时,玉米秆、稻草和棉秆分别在347.6、315.4和345.2℃取得最大反应速率8.00、7.35和7.68％/min,当温度达到900℃时,焦炭产率分别为24.5％、30.8％和20.7％.在低升温速率下,挥发分析出阶段的起始温度与升温速率的对数呈线性关系,最大热解速率随着升温速率的增大呈线性增大趋势.三组分模型可以很好地模拟木质纤维类生物质在不同升温速率下的热解行为.纤维素分解对生物质热解的贡献最大,半纤维素次之,而木质素最小.     

褐煤热解过程中含氧官能团的演化

基于热重红外技术(TG-FTIR)对神华褐煤进行热解实验研究,在线检测热解过程中含氧气体的释放规律,并通过傅里叶变换显微红外分析不同温度下煤焦样中含氧官能团的赋存状态和含量变化。将宏观产物信息与微观含氧官能团的变化相结合,推断出含氧官能团在热解过程中的演化以及发生的基团反应,以达到揭示褐煤热解机理的目的。结果表明:热解过程中的含氧气体生成特性可以较好地反映煤中的羟基、羧基、羰基等含氧官能团的演变规律;煤中的含氧官能团具有较高的活性,大部分有机含氧官能团的转化主要发生在500℃以下,在500℃以上除少量的氢键难以去除外,其他含氧官能团均检测不到;500℃以上的含氧气体释放主要来源于煤中的矿物质分解。     

烟气流态化褐煤干燥与非稳态传热传质过程研究

为反映褐煤颗粒的实际干燥过程,为流化床烟气干燥褐煤的设计参数提供一定的参考,本文在非稳定边界条件下,建立了流化状态下褐煤颗粒非稳态干燥升温模型,采用龙格库塔法,对描述物料干燥过程的微分方程式进行计算模拟,得出褐煤干燥过程中褐煤颗粒含水量、温度以及烟气温度等随时间的变化规律。结果表明:烟气初温为260、200、140℃,干燥速率分别为0.076、0.068、0.054 kg/min;粒径为1、3、5、7 mm,干燥速率分别为0.074、0.068、0.065、0.062 kg/min;烟气流速为2.8、2.5、2.0 m/s,干燥速率分别为0.068、0.074、0.076 kg/min;床层厚度为120、200、300 mm时,干燥速率分别为0.076、0.073、0.068 kg/min,推荐褐煤干燥时间分别为3~4、4~5、5~6 min。褐煤较佳目标含水量为10%左右,干燥温度140~260℃较为适宜。     

乌拉盖褐煤半焦气化特性试验

采用不同热解参数制备了4种乌拉盖褐煤半焦样品,并利用气体吸附法对其进行了比表面积及孔径结构的测定,利用热重分析法进行半焦样品的CO2气化反应活性的测定,利用管式炉对半焦样品进行气化并测量了CO体积分数随温度的变化情况。试验结果表明:较快的升温速率、较短的热解时间有助于提高乌拉盖褐煤半焦的孔隙率及孔容积;热解终温为700℃的乌拉盖褐煤半焦比表面积大于热解终温为520℃,但其气化反应活性却相对较低;各半焦样品气化反应速率最高时对应的温度为850℃左右;根据乌拉盖褐煤半焦的孔径结构、气化反应活性、煤质特性以及各气化炉的工艺特点,推荐乌拉盖褐煤热解过程采取低温、快速升温、快速热解的工艺,其气化过程采用气流床气化技术。本研究结果可为乌拉盖褐煤热解工艺优化以及乌拉盖半焦的气化利用提供参考。     

农药生产废渣燃烧/热解特性研究

在30 ℃/min升温速率下,利用热重分析方法对农药生产废渣热解和燃烧过程进行了分析,发现农药废渣燃烧过程可以分为两个阶段：150~400 ℃和400~600 ℃。在600 ℃时,农药废渣的燃烧反应程度已经达到了96%。农药废渣热解和燃烧过程的第1个失重阶段基本重合。利用Achar法求得了农药废渣燃烧和热解过程的反应机理函数,以及表观动力学参数。分析发现热解与燃烧第1阶段的反应机理函数相同。利用热重–傅里叶变换红外光谱分析对30 ℃/min升温速率下农药废渣热解和燃烧过程中的气体析出情况进行了分析,发现农药废渣热解过程中,有大量的SO2析出,SO2的析出集中在300~600 ℃区间内,在此区间内,还有少量的CO2和H2O析出,CO的析出主要在高温段发生。对燃烧条件下的FTIR分析表明,氧气的存在使得SO2的析出提前,农药废渣中的N在较低温度下以NH3的形式释放,而在热解条件下,农药废渣中的N的释放主要是高温区生成的HCN。     

污泥燃烧的热重实验研究

为了解某污水处理厂的污泥的热解特性,利用热天平对污泥进行了热重实验研究。从实验曲线可以看出,在20℃/min和40℃/min的升温速率下,干燥污泥存在3个失重峰;对实验数据进行了分析处理,采用微分法确定了热解反应的机理方程,求出了反应的动力学参数活化能E和频率因子A。     

医疗废物中典型有机质的热重分析

用非等温热重分析法对医疗废物中几种有机物的热解气化行为进行研究。热解气化要经历4个阶段,分析了不同升温速率(10～50 ℃/min)、不同气氛(N2、空气)和空气流量(30～110 mL/min)对热解气化特性的影响,发现升温速率的增加使得TG和DTG曲线向高温方向偏移,空气气氛下更有利于有机物的热解处理,在30 mL/min以上的气体流量对热解气化特性没有显著影响。     

O_2/CO_2气氛下烟煤掺烧褐煤燃烧特性

针对电厂混煤掺烧实际情况,在热重分析仪上对某电厂实际用煤分别进行了褐煤和烟煤单烧及不同氧量、掺混比、升温速率下的混烧实验,并根据实验数据对混煤燃烧特性进行了分析。结果表明:不同掺烧比例下混煤燃烧的变化规律相同,为烟煤和褐煤燃烧的叠加,随褐煤掺烧比例增大,着火温度和燃尽温度均降低,综合燃烧指数变大;混煤在20%O_2/80%N_2、20%O_2/80%CO_2气氛下燃烧特性曲线相差不大,20%O_2/80%CO_2气氛下着火温度及燃尽温度比20%O_2/80%N2气氛下高10℃左右,在30%O_2/70%CO_2气氛下,混煤着火温度比20%O_2/80%N2气氛下高3℃;随着升温速率由10℃/min增至40℃/min,混煤的着火温度、燃尽温度和综合燃烧指数均增大。     

洗中煤和煤矸石混合共热解研究

对某一煤矿的洗中煤和煤矸石的混合物按不同比例的情况进行热解,并对得到的热重曲线(TG)和差示扫描量曲线(DSC)进行研究。将试样分别在同一条件下进行试验,气氛为氮气,升温速率为10℃/min,压力为0.055 MPa,反应终止温度为1000℃。通过试验结果分析,深入研究了混合比对试样热解的影响。给出了混合物的两阶段反应模型,通过模型计算出了不同混合比时模型的活化能和频率因子。     

海藻的热解特性分析

用热重分析法对一种海洋生物质--海藻类植物江蓠的热解过程及其动力学规律进行了研究。分析了样品在不同升温速率(10、20、30℃/min)和不同粒径(0.18、0.28、0.45 mm)下的实验结果，发现样品的非等温失重过程由脱水、保持、剧烈失重和缓慢失重4 个阶段组成,结合傅里叶红外光谱分析了样品热解过程的主要成分变化，比较了各升温速率下的热解特性参数，并计算出热解产物释放指数r; 随着升温速率的增加，热解反应越容易进行。当粒径小于0.45 mm时，时, 颗粒粒径对热解过程影响不大。用Coats-Redfern方法计算出样品的热解动力学参数,发现其热解反应机理函数不同于木质类生物质，求得的活化能E与频率因子A之间存在动力学补偿效应。     

秸秆热解特性及热解动力学研究

用热重一差热分析仪对玉米秸秆在不同升温速率下进行了热分析试验.试验结果表明,玉米秸秆的热解过程主要分为脱水、保持、剧烈失重和缓慢失重4个阶段.升温速率在5 K/min、10 K/min和30 K/min时最大质量损失速率对应的温度分别为318℃、325℃和341℃.在热重试验的基础上,分别采用Coats-Redferrl法、最大速率法和分布活化能模型等不同的动力学处理方法对秸秆热解进行了动力学计算,并用Malek法对机理方程进行筛选,得出了不同升温速率下连续的一级反应动力学模型.     

水热提质褐煤的转化利用研究进展

中国褐煤储量丰富,但高含水率、低热值的特点制约了褐煤的加工转化和利用。水热脱水提质工艺由于具备脱水耗能低、脱氧、碳化以及表面改性等深度改性的特点而受到关注。目前,褐煤水热提质研究多偏向于单点的机理研究,而水热提质对于各种煤炭热转化及加工利用的影响及其产业化应用的前景分析缺乏。本文在阐述褐煤水热提质发展历程的基础上,重点探讨了水热提质对水煤浆制浆、液化、气化、热解和燃烧等方面的影响机理,并针对褐煤水热提质工艺和产业化应用存在的问题,提出了推进水热提质煤和水热废水直接制备高浓度水煤浆工业化应用,积极开展水热褐煤提质及转化利用工艺的技术研发,以及将褐煤水热提质与水煤浆气化、煤热解多联产系统、提质煤成型等工艺过程进行有机耦合等建议。     

TGA-FTIR研究煤的热解特性

利用TGA-FTIR联用技术对两种煤在惰性气氛下热解进行了研究,热解终温为1000℃,升温速率分别为20、30和40℃/min,并在线分析了热解产物中的CO、CO2和CH4的生成规律。结果表明,热解组分的析出随温度变化的规律一致,产物的最大量发生在510℃。通过对红外吸收光谱的分析发现,煤热解的挥发分成份的产率与煤化程度有关。煤中的氧含量越高,CO和CO2的释放量越大;氢含量越高,烃类气体释放量越大。