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.     

煤与生物质共热解特性初步研究

初步研究了煤与生物质共热解时的协同作用,热解实验研究了大雁煤、木屑和两者混合物三个样品的热解特性,木屑与大雁煤热解特性相比,热解产物产率随温度变化特性形似,但热解的起始温度和热解温度区间有一定差别,两者混合物共热解时出现了协同作用,结果是半焦产率降低,焦油和气产率增加,热解气组成中H2和CH4 降低,CO和CO2增加.     

印尼褐煤快速热解试验研究

为考察神雾快速热解炉的产品产率及产品性质,将神雾蓄热式快速热解工业炉型按一定比例缩小,在实验室自建的快速热解小试试验装置上,考察了热解温度对热解产物产率的影响,并对产物性质进行分析。结果表明,印尼褐煤快速热解最佳反应温度为590℃,印尼褐煤油收率为9.91%,高达格金含油率的95%,快速热解装置油收率较高。与固定床热解煤焦油相比,快速热解煤焦油的密度、黏度、凝点和残炭含量均较低。模拟蒸馏结果表明,快速热解煤焦油中汽油馏分为2%,柴油馏分为44%,重油馏分为54%。印尼褐煤快速热解气中的主要组分是CH4和H2,热值较高。     

低阶煤与浒苔低温共热解产物特性研究

采用自行设计的低温干馏装置,将不同配比下的低阶煤-浒苔混合物进行低温共热解,考察随着浒苔配入量的增加各热解产物的产率和品质的变化.结果表明,当浒苔配入量为30%时,焦油产率达到最大值11.39%,比低阶煤单独热解提高了28.61%.此时,热解焦油中烷烃类含量为48.66%,酚类含量为9.12%,明显高于原始焦油中相应组分的含量,热解焦油的n(H)∶n(C)提高了9.87%,表明热解焦油达到了一定程度的轻质化.同时煤气成分中CH4和H2的含量有所增大.SEM检测显示,混合热解时半焦表面变得粗糙,形成了明显的裂纹中心.混合热解的半焦热值相对于浒苔单独热解的半焦热值有显著提高.     

不同水分褐煤快速热解试验研究

为考察水分对褐煤热解特性的影响,采用神雾自主研发的蓄热式下行床快速热解试验装置,研究了不同水分印尼褐煤的热解特性。结果表明,随着印尼褐煤水分的增加,热解气产率逐渐升高,水分为24.01%时达到最大值45.40%,热解气中H2和CO2含量增加,CH4和CO含量降低;热解焦油产率呈下降趋势,其中轻质组分含量不断增加,水分为24.01%时达到最大值69.30%;热解水产率逐渐升高,水分为24.01%时,热解水产率为10.60%;半焦产率逐渐降低,水分从5.60%升高至24.01%时,半焦产率从56.20%降至42.50%,半焦热值无明显变化规律。热解能耗逐渐升高,水分从5.6%升高至24.01%时,热解能耗从1.77 MJ/kg升至3.26 MJ/kg。     

烘焙稻壳与不同煤化程度的煤共热解特性

稻壳在250 ℃/30 min条件下烘焙后,与无烟煤、烟煤和褐煤3种不同煤化程度煤进行不同比例的混合,混合物分别进行热重分析和高温共热解特性研究。结果表明：热重分析中,添加烘焙稻壳有利于提高无烟煤和烟煤的转化率,其提高率低于5%,但是不利于提高褐煤的转化率;高温共热解实验中,随着烘焙稻壳添加比例的提高,无烟煤和烟煤与烘焙稻壳共热解固体产物减少,气体产物增加,而褐煤与烘焙稻壳共热解固体产量增加,气体产量略有下降;烘焙稻壳的添加有利于共热解产气中H2组分的增加和CO2组分的减少,通过改变烘焙稻壳在混合物中的比例可以对共热解气体组分进行调节。     

脱腐植酸昭通褐煤残渣的热解特性

对抽提完腐植酸的云南昭通褐煤残渣进行热解,通过热解气产率、焦油产率和半焦产率研究其热解特性,考察温度、升温速率和热解气氛对褐煤残渣热解的影响,并对每组热解实验得到的气体产物进行气相色谱分析,研究热解气的主要成分和含量,用气质联用仪对焦油进行成分分析.结果表明,温度是影响褐煤残渣热解的最重要因素,温度越高,热解气和焦油产率越大,热解气中H_2和CO越多,焦油中脂肪族物质增多,芳香族物质芳环数增大;升温速率越低,气体和焦油的产率越大;热解气氛对产物分布有着较大的影响,不同的热解气氛影响着热解气和焦油中主要组分的含量.     

纤维素在等离子体射流水平床内热解气化特性

采用新型等离子体射流水平床反应器,以羟丙基甲基纤维素(HPMC)为实验物料,考察了进料速率对热解气体产物组成、原料组成元素气相转化效率、气体产率和气体热值的影响,并进行了热解气化过程的能量转化规律研究。结果表明:等离子体热解气化产物主要为可燃气及少量固体残碳,无焦油存在;气体产物中以化学合成气(H2和CO)为主。随进料速率的增加,组成元素的气相转化率、气体产率均减小,而热解气热值增加。在进料速率为0.11 g/s时,氢元素气相转换效率可达93%,热解气中H2和CO体积分数之和可达95%,气体产率为1.37 L/g。在等离子体热解气化HPMC的过程中,电能主要转化为热解气和系统冷却水的显热,并未转化成热解产物的化学能,但等离子体射流为气化过程提供了高温、高焓、高升温速率的反应环境。     

褐煤低温热解特性研究

研究了褐煤进行低温热解时,热解温度对热解气相产物的影响,分析了褐煤低温热解产生的低温煤焦油的基本组成.结果表明,热解温度对煤气的组成产生一定的影响.热解气中可燃组分H2、CH4和CO最大含量可达27.92％、31.14％和17.21％；低温煤焦油烷烃含量可达33.84％,芳烃含量达16.73％,酚类含量为11.89％.     

微波场中低变质煤与油页岩的热解

采用微波加热技术对低变质煤与油页岩的共热解特性进行探讨,研究了不同配比混合物的热解产物产率及成分,并通过气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术对液体产物的成分进行了分析.结果表明:微波热解过程中,适当配入低变质煤可提高焦油产率,增加热解气中可燃气体CO,CH4及H2的含量;微波热解共混物所得焦油成分主要是烃类(约50%～80%),其中烷烃和芳香烃居多(约40%～50%左右),其次是少量的以苯酚类为主的含氧化合物,而并未检测出含氮化合物,这一组成有利于焦油的进一步加氢处理.     

昭通褐煤半焦气化特性的研究

以O2/水蒸气作为气化剂,对褐煤半焦气化过程进行实验研究.结果表明,随着气化温度的提高,在生成的煤气组成中CO和H2含量增加,而CO2和CH4的含量减少,煤气热值和合成气产率均增加;在温度一定时,随着氧气流量的增加,煤气中CO含量和H2含量先增加然后逐渐减少,CO2含量增加,CH4含量减少,煤气热值和合成气产率均存在一个最大值.     

大同煤热解和加氢热解过程中产物生成规律的研究

在压力2MPa,温度350—650℃范围内,对比研究了大同煤分别在氮气和氢气气氛下热解过程中产物的分布和气体生成规律。研究表明,煤的热解和加氢热解转化率和水产率都随温度上升而增加;在热解条件下,焦油产率在500℃出现最大值。氢气对煤热解转化只有超过一定温度才具有促进作用,此时与热解相比具有较高的CO、CH4和C2^＋产率以及较低的CO2产率。     

Synergies in co-pyrolysis of Thai lignite and corncob

The results from TGA experiments at the temperature range of 300–600 °C evidently distinguished the different pyrolysis behaviours of lignite and corncob; however, no clear synergistic effects could be observed for the mixture. The investigation of co-pyrolysis in a fixed-bed reactor, however, found significant synergies in both pyrolysis product yields and gas product compositions. The solid yield of the 50:50 lignite/corncob blend was much lower (i.e. 9%) than expected from the calculated value based on individual materials under the range of temperatures studied, and coincided with the higher liquid and gas yield. The synergistic effect in product gas composition was highly pronouncing for CH₄ formation, i.e. three times higher than the calculated value at 400 °C. Possible mechanisms were described including the interaction between corncob volatiles and lignite particles, and the effect of the heat profiles of lignite and corncob pyrolysis on the temperature dependent reactions. The enhanced devolatilisation of the blend was explained by the transfer of hydrogen from biomass to coal as well as the promotion of low-temperature thermal decomposition of lignite by exothermic heat released from corncob pyrolysis. Moreover, water, which was one of the major components in corncob volatiles produced mainly at around 200–375 °C, can also be expected to act as a reactive agent to promote the secondary tar cracking producing more CH₄.     

再燃条件下超细煤粉热解碳氢组分的析出特性

利用管式热解炉与气相色谱仪研究了再燃条件下超细煤粉热解过程中碳氢组分的析出规律。试验研究表明：再燃条件下超细煤粉热解时，热解产物中碳氢组分的主要成分是CH4，而C2H4、C2H6、C3H6、C3H8、C4H10的析出量相对很少；龙口褐煤碳氢组分的析出量最多，神府烟煤次之，晋城无烟煤明显低于前两者；碳氢组分的析出量随煤粉粒度的减小而增加，但煤粉粒度减小到一定程度，煤中碳氢组分析出量的增加出现饱和临界现象。以超细的龙口褐煤、神府烟煤作为再燃燃料，由于挥发分中碳氢组分析出量较多，可以强化对NOx的还原效果。     

低阶煤与玉米芯低温共热解的产物特性分析

采用低温干馏装置对不同玉米芯加入量的褐煤/玉米芯混合物进行低温共热解实验。结果表明：当玉米芯加入量为30%时,焦油产率最大为11.70%,比褐煤单独热解提高了53.75%。随着玉米芯的加入量增加,热解气中CO、CH₄和H₂含量逐渐增大。对热解焦油进行GC-MS检测,发现添加30%玉米芯后脂肪族质量分数从褐煤单独热解的24%提高到了30.67%,酚类质量分数从6.29%提高到了18.49%,杂原子质量分数从29.75%降低到了13.33%,一定程度上实现了焦油的轻质化和高品质化。对热解半焦进行SEM、比表面积分析和热值测定,发现共热解半焦表面变粗糙,孔隙结构得到改善,热值明显高于褐煤单独热解半焦热值。     

煤炭热力学高效和化学高价值利用新工艺

提出一种煤炭热力学高效和化学高价值利用新工艺（TCCUC）,包括煤炭拔头技术-半焦富氧直燃制备燃气轮机高温工质系统-燃气发电-蒸汽发电系统-CO₂捕集技术-干馏拔头产物提质处理技术六个技术模块。该工艺通过煤干馏拔头和焦油加氢等技术,对煤中大分子碳氢化合物进行适当热解和对热解产物焦油加氢处理得到高价值的碳氢液体燃料,实现煤炭的化学高价值利用;通过高温过滤、半焦直燃、燃气轮机与蒸汽轮机相结合等方法,实现对煤炭燃烧过程中高位热能的充分利用,进一步提高热-电联产效率。     

煤-合成气共热解特性的研究

选用山东黄县褐煤分别在高压热天平及10g固定床反应器中与合成气共热解对其热失重行为、不同热解终态温度下产物分布及热解半焦燃烧特性进行了详细考察。结果表明,煤－合成气共热解具有与加氢热解基本相似的热失重行为即具有较为明显的热分解和加氢热解失重峰。固定床热解总转化率、焦油收率及热解水分均随终态温度升高而增加,热解半焦燃烧着火点、燃尽温度均随热解终温升高而增加。     

喷动-载流床中粒径对内蒙霍林河褐煤快速热解产物的影响

在喷动–载流床内对霍林河褐煤进行了快速热解，考察了0.125~0.28 mm范围内煤粉颗粒粒径对煤热解总失重、热解产物产率以及气体和液体产物具体组成的影响. 气体和液体产物的组成分别利用气相色谱和色质联用仪分析. 实验表明, 随颗粒粒径增大，煤中挥发份脱出率略有降低，半焦产率略有升高，气体总产率增大，CH4，无机气体，C2H6，C3H8等呈现上升趋势. 而随颗粒粒径增大，液体产率降低，其中沥青质的降低较为显著. 正己烷可溶物产率随颗粒粒径增加有少许降低. 热解水产率随着颗粒粒径的增大而增加. 颗粒粒径对正己烷可溶物中的各类组份的含量也有一定的影响.     

Fundamentals of coal topping gasification: Characterization of pyrolysis topping in a fluidized bed reactor

Coal topping gasification refers to a process that extracts the volatiles contained in coal into gas and tar rich in chemical structures in advance of gasification. The technology can be implemented in a reactor system coupling a fluidized bed pyrolyzer and a transport bed gasifier in which coal is first pyrolyzed in the fluidized bed before being forwarded into the transport bed for gasification. The present article is devoted to investigating the pyrolysis of lignite and bituminite in a fluidized bed reactor. The results showed that the highest tar yield appeared at 823 to 923 K for both coals. When coal ash from CFB boiler was used as the bed material, obvious decreases in the yields of tar and pyrolysis gas were observed. Pyrolysis in a reaction atmosphere simulating the pyrolysis gas composition of coal resulted in a higher production of tar. Under the conditions of using CFB boiler ash as the bed material and the simulated pyrolysis gas as the reaction atmosphere, the tar yields for pyrolytic topping in a fluidized bed reactor was about 11.4 wt.% for bituminite and 6.5 wt.% for lignite in dry ash-free coal base.     

高硫煤焦化过程气体返回耦合脱硫实验研究

通过模拟工业焦化过程,针对一种高硫煤考察了不同气体种类、气体流量及加热速率下,气体返回焦化过程对固体产物焦炭中硫含量变化及气相中H2S气体逸出行为的影响. 结果表明,焦化过程中通入H2, CH4和N2气体可以抑制热解气中的硫在逸出过程中返回到固体焦炭中,H2达到的焦炭脱硫量最大,其次是CH4和N2;气相中硫逸出行为表明,煤热解第一高峰阶段也是硫析出时的高峰阶段,800℃后均可达到总析出硫量的90%;增大气体流量、减小加热速率有利于使硫向气相转移,从而使固体焦炭中的硫分配降低;固体焦炭中硫含量变化亦表明,H2气氛下脱硫效果较佳,在空塔速度0.8, 1.3, 2.1 mm/s和3.0, 1.5℃/min两种加热速率下可使焦炭中硫含量分别降低0.36%~0.39%和0.46%~0.56%.