热解温度对神府煤热解与气化特性的影响

采用大容量加压热重分析仪研究了不同热解温度(500, 650, 800 和1 000 ℃)与压力(常压、3 MPa)下神府煤的热解特性,同时采用傅里叶红外光谱仪、比表面积分析仪等分析仪器对所得煤焦的物化特性进行了详细分析。发现高温有利于挥发分的析出,使得煤焦产量快速降低;同时煤焦内C元素的含量快速增加而H含量逐渐减少,同时煤焦内有机官能团的红外吸收也明显减少;煤焦的孔隙表面积和孔容随热解终温的升高先增大后减小,在800 ℃(常压)和650 ℃ (3MPa)取得最小值。热解温度和压力对煤焦的气化活性也有显著的影响。采用常压热重分析仪在1000 ℃下分析了煤焦的CO2等温气化特性。常压热解焦的CO2等温气化活性随温度升高而降低,而加压热解得到的焦有不同的趋势,说明压力和温度对煤粉热解和气化的影响有一定交互作用。     

城市污泥与煤混合热解特性实验研究

通过TG-DSC联用分析不同掺混比,对污泥与烟煤混合热解特性进行实验。结果表明,在烟煤中加入污泥后可以明显提高其热解特性,污泥的掺混比和升温速率太高或太低均不利于热解的进行,当掺混比为1:1、升温速率为20℃/min时,其热解特性最好;发现粒度较小时,混合物的热解特性较好。研究结果为城市污泥焚烧系统的设计、污泥焚烧装置的运行和工程应用提供了重要的理论依据。     

准东煤热解特性及气化活性实验研究

采用热重分析法研究了热解终温和升温速率对准东煤热解特性的影响以及热解终温对准东煤气化活性的影响。研究表明,准东煤热解过程可分为3个阶段:干燥脱气阶段、活泼分解阶段和缓慢热解阶段;热解温度?800℃的时候,准东煤热解过程基本结束;升温速率提高,准东煤热解最大失重量和热解特性参数D增加;当气化温度较低的时候,热解终温对准东煤气化活性的影响比较明显,低温焦表现出更好的活性,气化温度较高时,各煤焦的气化活性有趋于一致的趋势。     

洗选对煤结构及其热解特性的影响

为了探讨煤炭洗选对煤结构及其热解特性的影响,本文选择贺西煤矿原煤(RC)、精煤(CC)、尾煤(TC)和脱灰煤(DC),利用 X 射线衍射(XRD)及傅里叶红外光谱(FT-IR)分析了洗选前后煤炭的结构变化,通过热重(TG/DTG)实验研究了煤热解特性,并对热解焦微晶结构作出分析。结果表明：煤炭洗选前后主要是灰分变化,对煤炭微晶结构和大分子结构的影响并不明显;从微观角度分析发现洗选造成脂肪富氢程度(Hal/Har)和脂芳氢比降低,特别是化学处理造成脂链上富氢基团(CH3、CH2)的脱落,但对脂链结构没有影响。在煤的热解过程中,灰分的存在降低了煤炭的热解缩聚程度,增加了热解活化能,造成热解特征温度均向高温区推移;并阻碍了煤焦基本晶格单元纵向的热缩聚,抑制了煤焦的石墨化进程。     

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。     

煤热解特性及热解反应动力学研究

采用热分析法对煤热分解特性进行了热重分析研究,探讨了粒径和升温速率对煤热解失重过程的影响。研究指出,当粒径小于0.25mm时,磨煤过程中煤岩组分富集对热解的影响会大于传热传质对热解的影响。根据试验数据建立了热解动力学模型,分别用积分法和微分法对热解动力学参数求解,得到煤的热解反应级数为3,热解反应动力学参数的计算结果能真实地反映煤的热解情况。     

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。     

生物质与煤混合的热解特性研究

利用热重分析仪研究了生物质麦杆与煤混合的热解特性。实验发现,生物质的掺混能改善煤的热解特性。随着掺混比例的增大,混合燃料热解的挥发分初始析出温度会降低,最大热解速率增大,而最大热解速率对应的温度下降,挥发分释放变得更加集中,挥发分释放特性指数值变大。在热解过程中,麦秆与煤并没有发生明显的协同作用。     

生物质与煤混合热解特性的研究

采用热重分析法(TGA)对几种常见天然生物质(麦秆、棉秆和杨木屑)、两种不同变质程度的煤以及两者混合物的热解特性进行了研究。试验升温速度5℃/min,终温850℃。结果表明:生物质热解温度低,热解速度快,而煤相对热解速度慢,热解温度高,随煤变质程度提高,TG曲线向高温区移动,热解温度升高,最终失重率减小,试验无烟煤和烟煤的最终失重率分别为17%和30.07%。生物质与煤混合热解时,总体热解特性分阶段呈现生物质和煤的热解特征,但从实际微分曲线与按比例折算后的曲线比较结果看,400℃之前,生物质对煤的热解影响不明显,在400℃之后,生物质的加入对煤的热解产生抑制作用,煤的热解速率降低,煤的挥发分越低,抑制作用越强。     

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。     

神府煤加压热解特性及热解动力学分析

煤的加压气化是煤清洁利用的关键,作为气化反应的初始阶段,煤热解特性对煤气化过程有着重要的意义.为了深入了解煤的加压热解机制,该文采用加压热重分析仪研究了我国的一种典型烟煤--神府煤在不同压力下的热解失重特性,采用挥发分释放综合特性指数(D)与非等温法,结合不同的扩散机制函数分析了神府煤加压热解动力学机制.研究发现神府煤的热解主要包括煤样的干燥脱水、挥发分的析出以及大分子焦油的二次裂解;加压对神府煤的热解过程有明显的影响,热解压力小范围的升高(＜0.8MPa)有利于挥发分的析出,然而过高的压力不利于挥发分的快速析出,挥发分释放综合特性指数可很好地表征神府煤加压热解过程中挥发分的析出特性.热动力学分析表明,三维球扩散模型比较适合神府煤的加压热解机制,低温段活化能随热解压力增大先增大后减小,但明显高于高温段热解活化能.     

多煤种配煤对型煤特性影响的实验研究

采用经过多煤种配制的型煤,对其进行挥发分、发热量和着火特性的研究,实验结果表明,型煤的各种特性并不是各组分煤种的简单叠加,其性质与原煤差异较大。通过这些燃烧特性的变化规律进一步明确和改善型煤的配比原则。     

煤与生物质中高温共热解特性研究

为了探究煤与生物质在中高温度条件下共热解过程中热解气的释放特性及元素析出规律,本文采用固定床反应器对松木和兖州煤在800~1 200 ℃温度下进行中高温热解实验,借助傅立叶红外气体分析仪和氢气分析仪对热解气的组分进行在线测量,并探索其动力学释放特性。结果表明:各热解气中可燃气体主要为H2、CO和CH4;热解温度升高,共热解气中的H2产量会大幅增加,高达75.4 mg/g反应物,CO产量缓慢增加至184.3 mg/g反应物,CH4产量下降;共热解过程中,H2析出最晚且过程在30~200 s,CO的释放过程比CH4快,且释放体积分数峰值更高,可达61.1 μL/L;生物质的氮结构存在形式主要为更不稳定的氨基酸和蛋白质,热解时NH3和HCN析出更快但释放峰值更低;此外,煤和生物质共热解时的协同作用不影响CO和CH4的释放。本研究可为未来煤与生物质中高温闪速共热解制气以及低碳清洁能源的利用提供一定指导。     

CO_2气氛影响烟煤流化床热解特性的实验研究

为了考察不同浓度的CO_2气氛对煤热解特性的影响,该文以陕西榆林烟煤为研究对象,在小型鼓泡流化床上开展实验研究。考察了CO_2气氛浓度对半焦、焦油、热解水和热解气体产物产率的影响。另外以600℃为例,考察了CO_2气氛对焦油组分、半焦表面官能团、半焦孔隙结构、元素组成和燃烧特性的影响。各温度下,热解产物半焦产率随CO_2浓度的提高而降低,在较高温度下(700和800℃)降低作用更明显。当CO_2浓度较低(10%)时,焦油产率受其影响不大,继续提高CO_2浓度时焦油产率有所提高而热解水产率受CO_2浓度的影响较小。热解气中CH_4产率随CO_2浓度的提高而提高,CO产率受CO_2浓度影响在800℃下最为明显。CO_2浓度越高H_2产率越低,C2~C3气体产率越高。提高CO_2浓度能减少焦油中重质组分相对含量,增加酚类的相对含量。半焦表面官能团中,CO_2浓度的提高抑制了羰基分解成CO_2,—OH伸缩特征峰随CO_2浓度的提高而减弱。半焦热重燃烧特性实验表明,随着CO_2浓度的提高,半焦的着火温度、最大燃烧速率对应温度以及燃尽温度都有所降低,而较高浓度(40%)下这一作用有所减弱。     

生物质低温热解炭化特性的实验研究

采用固定床和螺旋式2种实验装置,以稻秆、桑树枝、杨树枝和竹子等4种生物质为研究对象,在热解温度为250～300℃、停留时间为10～30min条件下进行生物质低温热解炭化特性的实验研究.结果表明:与生物质原料相比,生物质炭的表观体积缩小,外形收缩,颜色有不同程度加深,O/C质量比下降,热值得到大幅度提高,疏水性和研磨特性得到显著改善.随着热解温度和停留时间的增加,固体产物质量收率不断降低,较高的热解温度有利于气体的生成.桑树枝炭和稻秆炭的质量收率和能量收率随着热解温度的升高不断降低,且在相同热解条件下,生物质的能量收率始终高于质量收率.随着热解温度和停留时间的增加,生物质炭的能量密度不断增加;较低热解温度时,停留时间越长,生物质炭的能量密度增幅越大,但在较高热解温度下,停留时间对生物质炭能量密度增加的效果并不明显.     

混煤热解特性的热重实验研究

利用热分析法对混煤的热解特性进行实验研究和相应的动力学分析.通过混煤煤质特性分析发现混煤的元素分析、工业分析及发热量等指标基本上可由相应的单煤特性指标加权平均计算.热重实验结果表明,混煤的热解特性介于参与混配的单煤之间,但并不是单煤特性的简单线性叠加;混煤热解中水分析出单煤保持各自的独立性,挥发分的析出具有交互作用.混煤热解反应的活化能均小于单煤活化能加权平均的结果,且动力学参数之间存在动力学补偿效应.     

碱/碱土金属对煤热解影响的研究进展

通过分析、总结国内外碱/碱土金属对煤热解影响的研究方法及其存在问题,提出未来煤催化热解技术的发展方向。研究结果表明:由于接触面积有限,机械混合法不能使催化剂对热解发挥出最佳催化效果;离子交换法和浸渍法负载的催化剂催化特性较好,但操作工艺复杂,催化剂不易回收利用;利用煤中固有碱/碱土金属进行催化热解,是未来煤热解技术的发展方向;逐级萃取法存在局限性,且研究结果有较大争议;借助冠醚特殊的选择性络合能力,可以有效针对煤中固有单一碱/碱土金属进行热解研究,为煤中固有碱/碱土金属催化热解技术的发展奠定基础。     

配煤对煤自身固硫特性的影响研究

对3种含硫量差异明显的煤进行掺配,采用库伦滴定法对单煤和混煤分别在815、900、1000℃下灼烧的灰样进行分析,得到相应的固硫率.测定结果表明:混煤的固硫率受温度等因素的影响较大,不具有可加性;(Ca+Mg)/S摩尔比对固硫率的影响随着温度的升高而减弱;在较低的温度(815℃)下,配煤可以提高煤自身的固硫率.     

氧量对松木热解特性的影响

基于热重-质谱联用仪上松木在5种不同氧量气氛下（0％、5％、10％、15％、21％）的热解实验研究考察了热解气氛中氧气浓度对热解特性的影响,通过差式扫描量热分析曲线讨论了氧量对反应热效应的影响,并对热解过程的动力学特性进行了分析。结果表明：氧气对松木热解2个阶段都有重要影响,氧气加速了热解反应;所求解的动力学参数能较好的描述反应过程,有氧热解过程存在动力学补偿效应;氧浓度的增大减小了反应放热温度范围,增大了放热峰峰值;除H2外的其他气体随着氧浓度的增大,析出温度范围变窄,析出峰峰值增大。