应用TG-FTIR研究鹤岗烟煤的热解特性

采用TG-FTIR联用技术研究了鹤岗烟煤的热解过程。研究表明,在升温速率为30℃/min时,该煤的热解过程可以分为4个阶段,其中在430～650℃区间发生剧烈热解反应,DTG曲线在489℃时出现最大值。热解气体的逸出情况由FTIR进行实时检测,并且定性分析了CH4、CO2、CO和焦油的析出情况。通过比较TG/DTG曲线和FTIR数据,发现TG和FTIR的分析结果是一致的。假定煤热解反应为一级反应模型,分不同的温度区间采用Coats-Redfern法求解煤热解反应动力学参数,计算结果与实验符合较好。     

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。     

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。     

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。     

褐煤热解平行反应动力学模型研究

采用热重分析方法对海拉尔和霍林河褐煤进行了等速升温热解实验研究.在无需预定子反应活化能分布和转化率的前提下,建立了新的热解平行反应模型,并利用所得到的热解实验数据,通过计算获得了褐煤热解动力学模型参数.模型中各子反应的活化能E主要分布在100-500 kJ/mol之间,而指前因子A主要在107到1026s-1之间,E与InA表现出了很好的线性关系,说明所建模型具有很好的动力学补偿效应.利用该热解动力学模型对两种褐煤的热解过程进行了预测,结果表明,该模型可实现热解中失重速率以及剩余质量曲线的准确预测,最大平均偏差均分别小于9.12%和0.73%.采用该模型对不同煤与实验条件下的热解过程进行了预测,结果均符合较好,表明该模型具有较宽的适用范围.     

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。     

固有矿物质对胜利褐煤热解气态产物生成及其动力学特性影响的实验研究

利用固定床反应装置,研究了内蒙古胜利褐煤(SL-raw)及其脱除矿物质煤(SL-HF)热解过程中CO2、CO、CH4和H2生成规律,同时通过动力学回归拟合,得到CO2、CO、CH4和H2生成活化能。矿物质的脱除并不影响热解气CO2、CO、CH4和H2依次生成顺序,对CH4热解生成特性几乎没有影响。SL-HF热解过程中CO2和CO生成温度与SL-raw相比分别降低了107 K和168 K,其最大生成速率分别提高和降低了17.1%和18.9%,而H2也降低了30.4%。矿物质的存在,有利于胜利褐煤在热解过程中生成CO+H2含量更高的合成气,同时H2/CO提高37%以上。动力学拟合结果表明,SL-raw和SL-HF热解过程中CO2、CO、CH4和H2生成活化能顺序均为:EH2>ECH4>ECO>ECO2,脱除矿物质的SL-HF热解生成CO2、CO和CH4活化能分别降低33.7%、13.1%和16.9%,H2生成活化能增加32.8%,表明胜利褐煤中矿物质在热解过程中抑制了CO2、CO和CH4的生成,却有利于H2的生成。     

胜利褐煤的加压热解特性分析

采用高温加压热重分析仪进行胜利褐煤的加压热解实验,并通过便携红外气体分析仪在线检测气体产物的释放,考察压力对煤热解过程的影响并进行动力学参数的计算。研究表明：不同压力下煤的热解都可以分为3个阶段,随着热解压力的升高,低温段的热解失重峰向更高温度偏移,而中温段的热解失重峰则向较低的温度偏移,煤焦的产量逐渐增大,CO释放量逐渐增多,而CH4释放量并无明显的规律;不同压力下的热解反应活化能差异不大,并同指前因子之间有良好的动力学补偿效应,相关系数达到0．982。     

褐煤提质技术的应用现状及前景

褐煤提质技术分为脱水提质、成型提质、热解提质3类。介绍了国内外典型褐煤提质技术的应用情况,以及开发褐煤提质所面临的技术、市场、政策等方面的风险。对我国褐煤提质技术的发展和应用前景进行了分析,认为褐煤提质是其作为发电用煤的重要环节,应细分提质褐煤的应用市场,提高其经济价值。     

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。     

水热处理对我国典型褐煤气化特性的影响

选取我国主要褐煤产区不同煤阶的3种典型褐煤,用水热处理对其进行脱水改性并研究改性前后褐煤CO2气化特性的变化。结果表明,经过水热处理后,褐煤中的水分大幅度下降,最高降幅达87.31%,固定碳和热值上升,氧含量下降,煤阶参数(O/C原子比)下降,褐煤煤阶上升。水热处理过程中煤质结构的复杂重整导致煤焦孔径向微孔方向发展,先降低后增加,而比表面积和孔容呈现先上升后下降的趋势。煤质结构深度变化和煤阶的上升使得改性后褐煤的气化特性曲线向高温区移动,碳转化率达到50%时的气化温度上升。动力学计算结果表明,经过水热改性后气化反应活化能上升,反应级数发生变化。较高的水热处理终温和相对较低的原煤煤阶都使得水热脱水改性的效果更为显著。     

添加CaO对生物质热解焦油生成的影响研究

采用TG-FTIR联用技术,研究了CaO/物料(CaO/M)质量比与加热速率对竹子热解焦油生成的影响,并与干纸浆的试验结果进行对照.结果表明,焦油主要成分为酮、醛、酸、酚与烃类物质;添加CaO能显著减少焦油含量,添加比例越大其催化裂解效果越好;加热速率增大不利于减少焦油生成;800℃下竹子在管式炉热解,添加CaO极大地促进了H2的生成,而CO2与CO含量降低;随着CaO添加比例的提高,产气热值、产气率、焦炭产量随之提高;CaO/M质量比为2时相对于未添加CaO的情况下,产气热值和产气率相应提高了33.0％和27.7％.     

固定床神华烟煤高温中速热解特性研究

本文研究了中速热解过程中神华烟煤的组分析出规律,基于管式炉获得了不同热解压力和温度情况下神华烟煤的热解产物,分析了其热解机理。同时,对热解组分分布、产量和热解失重率规律进行研究。结果表明:在高升温速率下(可达100 K/s),热解失重率随热解温度的升高而不断增加,随热解压力升高而降低;热解气组分以H₂和CO为主,CH₄和CO₂次之,C₃H₈和O₂含量几乎接近于零,析出顺序不尽相同,析出曲线表现为单峰或双峰分布;热解压力会对组分析出峰产生较大的影响;热解气产量随热解温度升高而增大,但其与热解压力呈非线性的变化关系。     

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.     

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。     

褐煤预干燥技术的应用

介绍了蒸汽管回转式干燥工艺流程、干燥系统相关设备及褐煤预干燥系统布置方案.针对内蒙古某地区褐煤煤质,通过对某工程2× 600 MW超临界机组采用褐煤预干燥技术与常规方案的对比分析,指出采用褐煤预干燥技术后,从节能、降耗、减排以及社会效益方面均具有一定的优势.同时,采用褐煤预干燥技术每年可节省运行费用1 200～1 300万元.     

生物质热解的动力学特性研究

用综合热分析仪研究了氮气或二氧化碳作为载气的条件下,生物质(稻壳、玉米秸秆和木屑)热解的TG/DTG曲线的比较。依据TG曲线,将热解反应分为两个主导反应区,其拐点温度为Tf,并根据热重试验数据,利用改良的Coats-Redfern法和常用的46种机理函数,计算出生物质热分解反应的表观活化能、反应级数及频率因子。利用这些基础的动力学参数,计算出生物质热解的动力学特征值——反应速率常数k,活化熵△S≠,活化焓△H≠,活化Gibbs自由能△G≠,以及空间位阻因子P。用这些动力学特征值可以深入地了解反应过程和机理,预测生物质热解的反应速率以及难易程度。     

煤粉热解特性实验研究

利用热天平,以高纯氩气为气氛气体,研究了细化鹤岗煤和准噶尔煤的热解特性。实验结果表明,不同粒度的细化和超细煤粉的热失重过程可以分为四个阶段,在1400℃之前DTG曲线有两个失重峰。从室温至400℃之间的,各样品的失重特性无明显区别。在400-980℃间,粒度对煤粉失重速率间存在较好规律性。升温速率对鹤岗细煤粉热解特性的影响表现在,随着升温速率的提高,挥发分的初析温度降低;热解最大失重速率增大,达到最大失重速率的温度升高,煤粉的热解特性指数D值增大,即升温速率的增加有利于细煤粉的热解。此外,在10℃/min加热条件下,对比了平均粒径基本相同的鹤岗煤和准噶尔煤的热解特性,发现挥发分含量接近,而灰分含量较高的鹤岗煤的热解特性明显优于准噶尔煤。     

褐煤流动阻力特性数值及实验研究

采用SIMPLE算法和Eulerian模型,以10 mm小颗粒褐煤为例,对气固两相流动的阻力特性进行了数值模拟.分析了阻力变化对流量的影响,搭建了两相流动实验平台,并对试验和数值模拟结果进行了对比分析,对研究发生炉内的流动特性具有一定的理论参考价值.