陕北低阶烟煤回转热解反应特性

针对陕北低阶烟煤在回转式反应器中的中低温热解过程,考察热解温度、粒径等级、回转速率对粉煤热解反应规律的影响。结果表明:相比于粒径和回转速率,热解温度对热解规律的影响最为显著;随着热解温度升高,半焦产率降低,半焦中挥发分明显减少;焦油产率先增大后减小;热解气中H_2体积分数增加,CH_4体积分数减少;煤样粒径为3～4 mm时,热解焦油产率达8.48%;粒径变化在一定程度上影响半焦和热解气的产物分布与性质;提高回转速率有利于挥发分的析出,焦油和热解气产率有所增加;煤粒热解粉化程度随着热解温度升高、煤样粒径增大、回转速率提高而加剧;过高的回转速率会导致热解焦油中机械杂质含量增大,恶化产物性质。     

移动床中褐煤直接热解特性

为了获得高含水率褐煤在移动床内不经预处理直接热解的可行性及其热解行为,建立管式炉移动床褐煤直接热解实验装置;考察含水率、热解温度和粒径等参数对褐煤热解损失质量、产物产率以及产气特性的影响。研究结果表明:褐煤在热解过程中蒸发出的原位水蒸气参与半焦的气化以及挥发分的重整反应;随着含水率的增加,褐煤的原位水蒸气气化反应加强,碳转化率逐渐提高,H_2产率由277.13 m L/g增大至527.77 m L/g;提高热解温度使气体产率逐渐增大,液体和固体产率逐渐降低,碳转化率由38.19%增大至52.74%;增大粒径使煤中水分和挥发分在颗粒内部的停留时间延长,在一定程度上强化半焦的气化反应以及挥发分的重整反应;此外,增大粒径使挥发分在褐煤颗粒孔隙中的传质阻力增大,二次反应加强,褐煤直接热解的最佳粒径为1.6~3.2 mm。     

热解温度对东胜褐煤等温热解的影响

对东胜褐煤进行等温热解试验,分析热解温度对褐煤热解气的组成、产量和热值的影响,并利用FTIR对褐煤及其热解产物半焦的主要分子结构进行分析。结果表明,随着等温热解温度的升高,褐煤热解产物半焦中脂肪烃类结构及含氧官能团减少;热解气中CO和H2的含量逐渐增加,CO2的含量明显降低,CH4和CnHm的含量先增加后减少,热解气的产量和热值明显增加;当热解温度为700℃时可得到较高热值的热解气,此时φ(H2)高达39.5%。     

乌兰察布褐煤的热解产气与改性特征

为研究乌兰察布矿区褐煤的热解产气与改性特征,在高温三轴多功能试验台进行实验,对褐煤在绝氧条件下,其热解产气量和产出气体的组分进行试验分析.结果表明:乌兰察布褐煤从常温到600℃,产出的烃类气体为110~137Nm~3/t煤,其气体组分主要为CO_2,CH_4,H_2,随热解温度的增加.其气体组分的体积密度发生变化,CO_2浓度随温度增加而降低,CH_4,H_2随温度增加而增加,在600℃时其体积分数均为40%左右.100℃~350℃是褐煤的脱水温度段.350℃~600℃是褐煤提质改性温度段,该温度段褐煤挥发份快速降低,煤质由褐煤改变为无烟煤,煤的发热量快速升高.     

生物质的流化床热解实验研究

用小型流化床实验台对4种农林生物质废弃物进行热解实验研究．研究发现：对所研究的生物质试样,热解温度低于500℃时,液态产物产率随着温度增加而增加．在500～600℃之间液态产物产率达到最大．当热解温度超过600℃时,液态产物产率随着温度增加而减少,气体产物产率增加,半焦产率下降．对于所研究的生物质,松木屑和甘蔗渣的半焦产率远远低于花生壳和谷壳的半焦产率．这可能是由于松木屑和甘蔗渣灰含量低于后两种生物质;另一方面也可能是由于松木屑和甘蔗渣中的无机物质（Na和K）的含量较多的缘故．     

木质素热解的热重红外分析仪实验研究

利用热重红外分析仪(TG-FTIR)对木质素进行热重分析及主要气相产物分析;并探讨了升温速率和碱金属盐对木质素热解过程的影响规律。结果表明:随着升温速率的增加,挥发分析出阶段DTG曲线的峰型变宽,热解起始温度、最大失重峰温均向高温侧移动;且较高的升温速率不利于气相产物的析出。添加碳酸钠、碳酸钙和碳酸钾对木质素热解主反应区反应速率的影响较小,相比碱金属盐的加入量而言,最终热解固体产物略有增加;同时碱金属盐的添加对气相产物的析出有明显抑制作用。与其他两种碱金属盐相比,碳酸钙的加入对600~700℃温度区间内木质素热解产生的CO和CO_2产量有一定的促进作用。     

含Cd油菜秆热解实验研究

以含Cd油菜秆(Cd-RS)为研究对象,通过热解实验研究重金属Cd对油菜秆(RS)热解产物的影响规律以及Cd在油菜秆热解过程中的迁移转化机制。研究结果表明:Cd-RS生物油产率随热解温度升高呈先升高后降低趋势,并在500℃达到最大值,为50.95%;适量Cd可有效提高生物油和生物炭产率,同时大幅降低生物气产率。Cd导致气体产物中的H2体积分数升高,CO2,CO和CH4体积分数降低,同时气体热值大幅降低。相比于RS,Cd-RS热解炭中的固定组分的质量分数降低,挥发分和灰分质量分数升高,C和H质量分数降低,O质量分数升高,热值大幅下降。随着热解温度从400升至600℃,Cd的保留率从84.97%快速降至4.29%,适当降低热解温度可有效防止油菜秆中Cd的挥发,油菜秆中的Cd经热解后以单质Cd,CdO和CdS形式存在于热解残炭中,其对环境的危害性大大降低。     

热解气氛对煤热解行为的影响

利用DSC／TG-MS同步热分析一质谱联用技术对新疆哈密煤进行研究．考察了氩气、空气为热解气氛时,煤样的热分解过程,热解气相产物H2O,CO2,NO2,O2的逸出规律,并从微观的角度提出了其热解机理．实验表明,由于空气中氧气的高反应活性,使得煤样热解气相产物逸出的温度区间缩短,出现选出峰的温度提前,同时有大量的热量放出,但热解气相产物H2O,CO2,NO2,SO2的逸出量比氩气气氛下少．另外,煤样灰分中CaO,Fe2O3的含量很高,这也是影响煤样热解气相产物形成的原因之一．     

沙尔湖褐煤和红沙泉不粘煤的热解动力学及热解产物分布

该文对沙尔湖褐煤和红沙泉不粘煤两种煤样进行了热解动力学分析和热解产物分布特性研究。采用TA-Q600在氮气载气量为100mL/min、4种升温速率(30、50、80、100℃/min)下进行热解,然后利用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法和分布活化能模型(distributed activation energy model,DAEM)进行动力学分析。分析结果表明:两种煤的活化能随着转化率的升高而升高;不同煤阶煤样活化能分布存在差异,沙尔湖褐煤和红沙泉不粘煤分别在活化能200kJ/mol和150kJ/mol处出现分布函数的最大值。铝甑低温热解法(510℃)和格金低温热解法(600℃)分析表明沙尔湖褐煤焦油产率分别为8.16%和10.18%,而红沙泉不粘煤分别为7.43%和8.49%。     

两种褐煤快速脱挥发分行为

用电加热金属丝网装置在氮气气氛下进行快速热解实验,考察了温度、加热速率、压力、加热时间和煤样粒度对霍林河和义马褐煤脱挥发分的影响。结果观察到,挥发分析出率(V)随着温度的增高而增加,两种煤样的极限产率均超过了工业分析挥发分产半。加热速率对最终挥发分析出率(FV)的影响不仅因煤种而异,而且与终温有关,对于霍林河煤加热速率没有影响;对于义马煤,在600℃下,加热速半亦无影响,而在800℃下,FV随加热速率的提高呈现上升趋势。煤样粒度的影响类似于加热速率。没有观察到压力对FV的明显影响。     

烟煤快速加氢热解研究——半焦,挥发分和焦油等生成行为的考察

烟煤快速加氢热解,除获取轻质烃和甲烷等气,液产品外,还得到半焦,焦油和水,半焦中残留挥发分。在氢气氛中快速热解生成半焦中的挥发分低于氮气氛,残留挥发分的多少是衡量快速热解反应程度的标志。加氢热解后生成半焦的堆密度仅为原煤的１／３．５,活性半焦直接加氢反应生成甲烷是引起半焦密度减小的主要原因之一。轻质烃产率与焦油生成量有关,焦油加氢二次反应是轻质烃生成的主要途径。氢气氛中热解生成的水多于氮气氛,气相     

钙基添加剂对典型烟煤热解特性的影响

为研究钙基添加剂的种类与添加量对烟煤热解特性的影响,选取万柳煤(WL)作为研究对象,并在其中添加不同比例的CaO、Ca(OH)_2和CaCO_3,利用热重分析仪对其在氮气氛围下进行最终温度为1 000℃的热解实验,对比分析各项热解特性参数的变化情况。试验结果表明,CaO、Ca(OH)_2和CaCO_3均对WL有催化热解作用;Ca(OH)_2对挥发分初析温度的影响最显著;在低温段,CaO与Ca(OH)_2有促进焦油生成的作用,而CaCO_3影响不大;添加适量的钙基矿物质能加快WL的热解速率,过量的钙基矿物质反而对热解速率产生抑制作用;CaO和CaCO_3在添加比例为5%时,热解速率、挥发分释放量以及析出指数最大,而Ca(OH)_2则在添加比例为2%时达到最大;对比各项热解特性参数,添加5%的CaO是最优解。     

热溶对红柳林煤低温热解行为的影响

以正己烷为溶剂,考察了热溶温度对红柳林煤(HL)热溶行为的影响,并研究了不同热溶温度下残渣的热解特性。结果表明:随着热溶温度从260℃升高至340℃,热溶萃取的小分子化合物(包括焦油和水的液相产物以及气相产物)的产率逐渐从7.10%增加至11.96%。热溶处理对原煤热解行为的影响显著,经过热溶处理后原煤热解析出的挥发分的产率则从28.02%降至10.49%~21.38%。随着热溶温度从260℃升高至340℃,热溶残渣热解过程中析出物质的产率从21.38%降至10.49%,液相产物的产率从12.01%降至3.72%,气相产物的产率稍有降低。煤中的小分子化合物是煤低温热解过程的"活性"物质,它不仅是化合物热解液相产物的组成部分,还可为煤的主体结构热解供氢,促进煤热解向焦油和气体的转化。     

木质素热解的TG-FTIR实验研究

利用热重红外分析仪(TG-FTIR)对木质素进行热重分析及主要气相产物分析,并探讨了升温速率和碱金属盐对木质素热解过程的影响规律。结果表明：随着升温速率的增加,挥发分析出阶段DTG曲线的峰型变宽,热解起始温度、最大失重峰温均向高温侧移动,且较高的升温速率不利于气相产物的析出。添加碳酸钠、碳酸钙和碳酸钾对木质素热解主反应区反应速率的影响较小,相比碱金属盐的加入量而言最终热解固体产物略有增加,同时碱金属盐的添加对气相产物的析出有明显抑制作用。与其它两种碱金属盐相比,碳酸钙的加入对600~700℃温度区间内木质素热解产生的CO和CO₂产量有一定的促进作用。     

加压热解煤焦的气化反应动力学研究

利用常压和加压热重的方法研究了我国典型煤种加压热解焦的CO_2气化反应特性和反应动力学,并引入分数维收缩核模型探讨反应级数与煤焦的表面结构特性的关系.实验结果表明:不同煤焦的CO_2气化反应速率的大小关系为小龙潭褐煤>神府烟煤坪寨无烟煤>合山贫煤.与常压热解煤焦的气化反应对比发现:加压热解降低了煤焦的反应性(高灰分的合山贫煤除外),加压热解煤焦的气化反应速率的峰位提前,同时起始气化反应速率减小.煤焦CO_2气化反应级数、速率常数与煤焦的表面结构特性及灰分密切相关.理论分析和实验均证明:煤焦比表面积越大,对应的CO_2气化反应级数也越大.     

城市污水污泥热解实验及产物特性

采用外热式固定床热解装置，在250～700℃温度范围内对污水污泥进行了常压热解实验．研究了不同热解终温时固、液、气产物的燃料特性．结果表明，随着热解温度的提高，固体产物挥发分减少，固定碳和灰分增加，在250～450℃挥发分随热解温度变化较快，450～700℃时变化趋缓；固体产物热值在低温段较高，350℃时达到32475．6lkJ／kg，而后随热解温度的升高而降低．通过对热解油状产物性能评价，除N、S含量超标外，其他性能都可满足燃料油的要求（SH0536-95）．根据气相色谱的分析结果，温度在250～450℃时，热解气主要为CO2；在450～700℃时，气体中H2、CH4和CO等可燃气体含量逐渐增加，600℃时气体的热值最高，达到15530kJ／m^3．实际应用中在450～600℃下热解为宜．     

金属氧化物对霍林河褐煤催化热解行为的影响

选用4种金属氧化物(CaO、Al2O3、Fe2O3、NiO)作为催化剂对霍林河褐煤进行热解,利用热重分析技术和动力学模型对褐煤热解行为进行分析,研究不同金属氧化物对褐煤热解催化效果的影响。结果表明,4种金属氧化物催化剂的加入均能有效提高褐煤热解的转化率,其对褐煤热解转化率的促进作用顺序为:NiOCaOFe2O3Al2O3;在褐煤整个热解过程中,CaO、Fe2O3及NiO均表现出良好的催化作用,而Al2O3仅在热缩聚阶段有一定的催化效果;褐煤在活泼热解阶段和热缩聚阶段的热解过程分别可用一级单一反应模型和二级单一反应模型进行描述,4种金属氧化物在活泼热解阶段对褐煤的催化效果为:NiOFe2O3CaOAl2O3,在热缩聚阶段对褐煤的催化效果为:Fe2O3CaONiOAl2O3。     

气氛对煤热解过程中气相产物释放的影响

利用固定床热解装置对西部弱还原性宁夏灵武煤(LW煤)及对比煤样山西平朔煤(PS煤)进行研究,考察了以N2、N2(80%)/CO2(20%)以及N2(98%)/O2(2%)(体积分数)为热解气氛时,热解气相产物的生成规律。实验结果表明,相同气氛下,LW煤受热分解生成的H2、CO和CO2的累积产率均比PS煤高,而CH4的累积产率比PS煤低。相对于N2气氛,在200~600℃范围内,CO2气氛中LW煤的H2累积产率降低,CH4的累积产率增加,PS煤CH4的累积产率显著下降;O2气氛降低了两种煤的初始热解温度,改变了气相产物的组成,从而使气相产物累积产率均大幅度增加。气氛对煤热解活性的影响与其还原程度有关,CO2对PS煤的影响作用明显,对LW煤的影响较小;而O2对弱还原性LW煤具有更强的影响作用。为我国西部弱还原性煤炭资源的综合利用提供基础理论依据。     

褐煤与大豆荚共热解特性分析及动力学研究

利用热重分析仪对褐煤、大豆荚及其混合物进行热解特性分析,研究添加大豆荚对褐煤热解过程的影响,并从动力学角度分析其热解机理。结果表明,大豆荚的添加有利于促进褐煤热解反应,使其热解过程向低温区移动,热解失重速率变快,与褐煤单独热解相比,在升温速率为10K/min下30%大豆荚与褐煤共热解的最大失重速率所对应的温度降低5.6℃,挥发分析出的终止温度提前17.51℃,其混合物热解反应指前因子A增大2.78min~(-1);大豆荚与褐煤混合物的热解速率随着升温速率的增大而加快,其热解过程符合一级反应动力学方程。     

管式炉中温度对玉米秸秆慢速热解特性的影响分析

热解终温和升温速率是玉米秸秆热解的重要影响因素。基于玉米秸秆慢速热解原理,采用热重和管式炉热解取样方法对玉米秸秆的慢速热解特性进行实验分析。取升温速率(20℃/min,30℃/min,40℃/min,50℃/min,60℃/min)和终温(300℃,400℃,500℃,600℃,700℃)作为影响因素,以热解产物(残炭、生物质焦油和热解气体)的产率作为评价分析指标,并对不同终温条件下的热解气体成分进行定量分析。试验结果表明,随着升温速率的增加(20~60℃/min),残炭产率和气体产率略有变化;而焦油产率有较大幅度的提升,可从12%提升至18%。热解终温的升高,使固体残渣中的挥发分进一步析出,残炭产率下降;终温为600℃时,焦油产率达到极大峰值,最高可达18%,峰值温度前,焦油产率随终温的增加而增加,当终温大于峰值温度后,焦油产率迅速减少;气体产率随温度的升高而增加,热值也随之增加,在700℃时,低位热值为10.22MJ/Nm~3。