CO_2气氛对烟煤热解过程的影响

采用热重–傅里叶红外联用的方法研究徐州烟煤在Ar、N2和CO2气氛下的热解特性,考察CO2气氛下反应终温和升温速率对其失重和气体析出特性的影响。结果表明,CO2气氛对煤热解的影响主要在高温区,表现为对煤中碳酸盐分解的抑制作用和对煤焦的气化作用。反应终温900℃时,CO2气氛下CH4和C2H6的析出量较Ar和N2气氛下小,而CO析出量较大。CO2气氛下反应终温由700℃上升到1000℃,CH4和C2H6的析出量略有升高,CO析出量显著升高;升温速率提高,CH4、C2H6和CO析出量降低。     

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。     

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。     

再燃煤粉轻质挥发分动态析出特性实验研究

在一管式炉上对煤粉高温热解小分子挥发分的动态析出特性及产量、构成等进行了研究。实验选择从烟煤到无烟煤的4种煤,热解温度范围在800~1 200 ℃。实验结果表明：随着热解温度的升高,在动态析出峰值上,HCN、C2H2、CO、H2持续增大,C2H6持续减小,而NH3、CH4及C2H4则是先增大后减小;在各物质析出产量上,HCN、CO、H2随温度而增加,CH4、C2H6随之下降,而NH3、C2H2、C2H4则存在一个最大析出值;烟煤挥发分平均分子量随温度升高而变小,无烟煤则是先变小后增大,在整体上烟煤的挥发分平均分子量要大于无烟煤。此外,在各种研究的小分子挥发分物质中烟煤的析出量均要大于无烟煤的析出量,CO、H2的最大析出量分别与煤中的氧及氢含量多少相对应。     

温度对烟杆热解炭、气、油联产特性的影响

烟杆热解多联产是烟杆高值化利用的重要选择之一。文中主要研究了烟杆热解转化过程中气液固产物的形成析出机制以及联产机制。研究发现随着热解温度的升高,气体产率直线增加,固体焦逐渐减少,液体油产率则在20%左右变化不大。在低温下,热解气主要为CO2和CO,随着温度的升高,CO、H2和CH4的量逐渐增大,且在700℃时CO高达35.65%,热解气热值也升高到12.53 MJ/m3,是较理想的气体燃料。液体油的组成较为复杂,其中吡啶类、酯类和一些酸类大分子有机物含量在低温下较高,而在高温下由于二次反应而使其含量降低,苯酚类和芳环类有机物均在高温下含量较高。随着温度的上升,焦炭中的有机官能团逐渐减少,在600℃后,烟杆基本热解完全。     

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。     

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。     

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。     

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。     

不同温度时煤热解中HCN／NH3的析出与CFB锅炉中NOx生成的关联性研究

为研究快速热解时煤中HCN／NH3的析出规律与燃用此煤的循环流化床锅炉NOx生成趋势的关联性,一方面在高温沉降炉上,定速率给煤粉在830,880和930℃的温度下热解,分析产物中HCN／NH,的析出规律;另一方面在CFB锅炉上,稳定煤量时调整床温在830,880和930℃下运行,分析烟气中NOx的生成趋势,研究两方面的关联性。研究表明：随着温度的增加,HCN的热解析出量先略微减小后增加,NH,是先增加后减少,煤中不同的氮大量热分解产生HCN／NH,的温度区间不同。随着温度的增加,热解中析出的NOx前驱物与锅炉中生成的NOx均增加。煤样中Nq前驱物的热解析出规律随温度增加的变化会引起CFB锅炉生成NOx的增加,认为燃煤CFB锅炉存在一个NO。转化临界温度。     

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。     

微波提质对褐煤燃烧特性影响

为了探究微波提质对褐煤燃烧特性的影响,对高含水褐煤进行了微波提质,并对比了不同给料量下提质煤中试燃烧特性。利用隧道式微波辐照系统对褐煤进行25 min的微波提质,在分析提质前后煤质组成、热值、灰成分、灰熔点以及微观表面形态特征的基础上,利用浙江大学1 MW卧式筒形热态试验炉进行中试燃烧试验,分析了提质煤的温度场分布、灰渣特征和污染物排放情况。结果表明:提质后褐煤的水分明显降低,热值升高,表面变得松散,比表面积增加,更容易着火燃烧,易形成熔融状结渣,更易燃尽;提质后CO排放质量浓度增加,SO_2排放质量浓度无明显变化,NO_x排放质量浓度明显下降。     

Fe_2O_3添加剂对宝日希勒褐煤热解特性的影响

为研究Fe_2O_3添加剂对宝日希勒煤(属典型低阶褐煤)热解特性的影响,借助热天平研究其热解失重规律的同时,联用快速裂解仪—气相色谱进行了宝日希勒煤快速热解实验,得到了快速热解气氛中4种主要气体成分(H_2、CO、CO_2和CH_4)的产量随Fe_2O_3添加量的变化规律。结果表明:1000℃终温下未添加Fe_2O_3时转换率仅低至39.5%,适量添加Fe_2O_3对其热解起促进作用,即加入3.5% Fe_2O_3后转换率最大可提高至47.9%(相对提高21.3%);动力学分析结果表明加入Fe_2O_3可以降低热解过程的表观活化能;添加Fe_2O_3后单位质量煤中H_2、CO、CO_2和CH_4的产量均上升,但幅度不一。     

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.     

溶胀预处理煤气化特性及动力学研究

采用热重分析对以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂溶胀预处理的煤气化特性进行研究,考察了溶胀预处理温度、溶胀预处理时间及超声作用时间对褐煤气化特性的影响,同时研究了不同煤种溶胀预处理后的气化反应特性,并采用一级反应模型对其相应表观动力学参数进行了计算。结果表明:溶胀预处理后煤气化失重率提高,除贫煤外,烟煤、褐煤经溶胀预处理后其气化过程从两阶段失重变为三阶段失重,溶胀预处理有利于缩短反应时间;随着溶胀温度升高和超声作用时间增加,溶胀褐煤的气化失重率下降,溶胀预处理时间对褐煤最终失重率、反应速率影响较小;经过溶胀预处理,褐煤失重率提高幅度最大,贫煤次之,烟煤最小。     

应用TG-FTIR研究内蒙古褐煤的改性热解特性

对上都电厂使用的胜利褐煤进行不同条件下热解,分析升温速率(10℃/min,30℃/min,50℃/min)和粒径(80目,100目,130目)对热解的影响,研究三种温度(205℃,255℃,305℃)下热力改性后的褐煤热解特性,并分析其改性热解产物以及热解油组分的变化。     

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。     

碱金属盐对生物质三组分热解的影响

研究碱金属盐的添加对生物质热解的催化机理。以生物质的主要有机组分(半纤维素、纤维素和木质素)为研究对象,采用热重分析仪对生物质三组分及添加碱金属盐后(KCl、K2CO3和Na2CO3)的热解行为进行试验研究,并采用一级反应对其热解动力学进行计算分析。试验结果表明KCl和Na2CO3的添加对生物质三组分热解的催化作用不明显,而K2CO3对半纤维素和纤维素热解均有明显的促进作用,使他们的热解温度降低,且随着K2CO3添加量的增加,催化作用逐渐增强;对于半纤维素、纤维素与木质素合成的生物质的热解而言,K2CO3的加入使得纤维素和半纤维素的热解失重峰重合;同时K2CO3的添加对木质素的高温热解也有积极的影响。     

煤的快速热解动力学研究

煤的快速加热条件下的热解研究对煤气化反应过程以及气化炉的运行有着重要的意义。试验采用TGA/SDTA 851型热天平对不同煤种、不同升温速率、不同灰煤比下的煤快速热解特性进行研究，同时对3种气氛下煤的动力特性进行分析。研究发现：随着升温速率的增加，最大失重速率也有所提高；随着煤的变质程度提高，热解最大失重速率有所降低；随着灰/煤比的增加，失重速率先升后降。说明存在一个最佳的灰/煤比，使得失重速率达到最大值；在N2、、O2、CO2 3种气氛下，CO2气氛下的气化反应进行的温度要高于N2气氛下的热解和O2气氛下的燃烧温度，气化与燃烧相比，气化反应进行的剧烈程度远远小于燃烧。文中也根据Coast-Redfern积分方法得出了煤热解的表观动力学参数。     

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。