桦甸油页岩和废轮胎的共热解反应行为及协同效应

为了提高油页岩热解制油的效率和半焦的利用价值,将桦甸油页岩和废轮胎共热解,采用热重分析仪和铝甑反应器考察共热解的失重行为、产物产率和组成性质,基于实验值和计算值的差异分析协同效应。结果表明,共热解可以促进挥发分的释放,500 ℃时实际失重量比计算值高,当废轮胎占比为80 % 时二者差值为2.86 %; 共热解过程存在“增油减水”效应,废轮胎占比为50 % 时实际油产率为32.91 %,比计算值高约1.5 %,实际水产率比计算值低1.20 % ~1.77 %,同时使热解油中大于350 ℃的重质组分含量升高; 废轮胎热解的半焦发热量达30.43 MJ/kg,热解气中C₁—C₄烃类含量更高,使共热解半焦和热解气的热值高于油页岩热解。     

五彩湾煤半焦水热脱钠提质及其燃烧特性的演变

利用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)分析新疆五彩湾原煤及其热解提质半焦中钠的赋存形式,考察了水热脱钠前后半焦的钠含量,采用热重分析仪和Flynn-Wall-Ozawa(FWO)方法建立五彩湾煤焦燃烧反应动力学模型,获得半焦燃烧动力学参数并分析脱钠对半焦燃烧特性的影响。结果表明:五彩湾原煤及其半焦中钠的赋存形式以水溶性钠为主,半焦总脱钠率高于原煤,水溶性钠的存在不利于半焦燃烧。600 ℃热解半焦的水热脱钠率高达82.59%,在所有实验焦样中,经水热脱钠后的半焦燃烧特性指数最高,燃烧活性最好。     

多层流化床低阶煤分级热解提高焦油品质研究

为提高低阶煤热解焦油品质,提出了上部煤分级热解和下部半焦气化耦合的多层流化床低阶煤热解新工艺,在实验室多层溢流管式流化床中研究了操作模式(流化床层数分别为单层、双层、三层)、过量氧气系数、水蒸气煤比(质量比)等因素对热解产物产率和焦油品质的影响。结果表明:氧气和水蒸气作为气化剂可促进多环芳烃的裂解;高温区产生的重质焦油在经过上部床层时与热态半焦接触,在半焦催化作用下发生催化重整反应可提高焦油品质;随着流化床层数从单层增加到三层,热解气体和焦油产率增加,半焦产率下降,焦油的组分明显减少,焦油中轻油的产率逐渐增加,而酚油和洗油产率下降;轻油与酚油质量分数之和在流化床层数为三层时达到了99.49%。因此,通过多层流化床热解低阶煤可以获得轻质组分含量较高的焦油。     

温和热解条件下内蒙褐煤热解半焦的燃烧性能

为研究褐煤半焦的高效洁净利用及其燃烧性能的判别,模拟工业生产中煤炭热解外热式直立炭化炉,组装煤炭热解实验装置对内蒙褐煤进行热解。采用热重分析法对半焦/煤进行燃烧性能研究,探讨了影响褐煤热解半焦燃烧性能的主要因素,并对半焦与煤的燃烧性能进行比较。结果表明：热解条件是影响半焦燃烧性能的重要因素,随热解温度的升高和热解时间的延长,内蒙褐煤热解半焦的燃烧性能变差;半焦的燃烧性能与其本身的质量参数相关,用半焦的燃料比可以准确预测半焦的燃烧性能;对比半焦与煤的燃烧性能,发现内蒙褐煤热解半焦的燃烧性能“异常”好,其主要原因是内蒙褐煤半焦具有发达的孔隙结构,碳的活性高,其性质类似于木炭,有优异的燃烧性能。     

内蒙古胜利褐煤制备半焦及燃烧性能研究

为了探索内蒙古胜利褐煤半焦的燃烧性能,基于对褐煤煤质分析,在不同热解温度下制备半焦;分析不同的热解温度对半焦性质的影响,并通过热重分析研究其燃烧失重特征。试验结果表明:热解温度对半焦产率有很大影响,随着热解温度的升高,半焦产率下降;在燃烧温度为400~600℃时,半焦燃烧反应非常剧烈,随着燃烧温度的升高,半焦燃烧失重量减小。在试验温度范围内,热解温度为500℃时制备的半焦燃烧性能最好。     

双流化床低温煤热解工艺探索

设计了基于双流化床理论的煤热解工艺.煤在热解炉内热解,热解产生的半焦进入提升管燃烧或气化.在一套3m高的热态试验装置上采用神木烟煤进行了热解试验,对典型工艺试验过程进行了分析.考察了温度对热解产物的影响.试验表明,在该系统中,神木煤经历快速热解过程,热解产生的半焦在提升管中高效燃烧;液态产品收率达17.7%;热解气产率为10.5%,热值为19.4 MJ/Nm2;各主要组分体积分数关系为:H2>CH4>CO>CO2.     

热解改性与煤/焦混配对神木煤成浆性的影响

为了提高神木弱黏性长焰煤(SM)的成浆性能,在气体热载移动床反应器中对其进行热解,制备了不同热解温度下的半焦,并分别对SM、半焦和二者的等质量比配合样进行水煤浆的成浆特性考察。结果表明:热解可以使SM的定黏浓度从65.2%提高到69.6%,而屈服应力τy和稠度系数K变化不大,说明热解改性是提高SM成浆性的有效方法;SM和半焦的孔结构分析、傅里叶红外光谱及酸性基团分析表明,半焦煤阶的提高、含氧官能团的减少和孔隙结构更加丰富是半焦成浆性提高的主要原因;配合样浆体的定黏浓度介于SM和半焦之间,并且其流变特性和稳定性优于SM浆体,说明半焦的成浆性能对配合样的成浆性起决定作用。试验结果表明,半焦与原煤混配是提高原煤成浆性的简易且经济的方法。     

褐煤低温热解提质试验研究

针对蒙东地区褐煤水分含量高,发热量低,易风化自然,可磨性、成浆性差的问题,对其进行了管式炉低温热解提质试验研究。结果表明：试验优化的低温热解温度为480-520℃,此时半焦挥发分Vdaf为13.32%-16.43%,低位发热量为26.43-27.18 MJ/kg,半焦CO2反应活性大于98%,可磨性性指数大于60,成浆浓度大于60%;半焦着火点为326-342℃,氧化后着火点为305-327℃;原煤干基半焦产率为69.13%-70.46%,焦油产率为3.97%-4.60%。褐煤经过低温热解,发热量明显提高,着火点升高,反应性、可磨性及成浆性良好,并具有较高的电阻率。     

粉煤制电石用半焦的黏结剂与黏结机理

为探索煤粉制电石用半焦的黏结剂与不同黏结剂的黏结机理,以及黏结剂对半焦冷、热强度的影响,以不黏煤为主要原料,添加黏结剂,将粉煤冷压成型后热解制得半焦。用热重(TG)和红外光谱(FTIR)的方法研究不同黏结剂的黏结机理,得到不同黏结机理下黏结剂对半焦冷、热强度的影响规律。结果表明：黏结剂A在高温下芳环上的烷基、芳香醚取代基脱落,形成较多的胶质体,黏结能力高;黏结剂B在低温下依靠分子间作用力和表面张力,高温下依靠羧基官能团水化反应形成胶质体,黏结能力高;黏结剂C在高温下芳环上的烷基、羟基官能团脱落,热解产生胶质体,黏结能力高。冷强度为98.66%,热强度为95.12%的半焦可以代替焦炭应用于生产电石。     

基于低温热解技术的煤泥制备半焦试验研究

为了进一步了解煤泥低温热解过程,考察热解温度和热解时间对煤泥半焦性质的影响,通过研究煤泥的低温热解特性,揭示其低温热解规律,并确定制备半焦的最优工艺条件。试验结果表明:煤泥的低温热解温度在380~600℃之间,热解温度在450℃左右时热解速率最大;随着热解温度和热解时间的增加,半焦的产率和挥发分逐渐降低,而其灰分和固定碳不断增加;随着热解温度的增加,半焦中的C含量呈先降低后增加的趋势,随着热解时间的增加,其含量逐渐增大;随着热解程度的增加,其中的N、H、O等元素含量逐渐降低,回吸水含量不断增加。在热解温度为450℃、热解时间为30 min的条件下,煤泥低温热解效果最好,半焦产率为85.54%、灰分为29.3%、挥发分为16.29%、固定碳为53.89%、回吸水含量为1.67%;与原煤性质相比,其水分下降27.07个百分点,这对提高其发热量十分有利。     

热解条件对气化水焦浆用半焦性质的影响

选用双鸭山东荣长焰煤为样品,利用马弗炉进行了中低温热解试验,考察了热解温度、升温速度和保温时间等对半焦的产率、组成和发热量的影响,并以水焦浆气化对原料的要求为导向,研究热解温度对半焦气化反应活性和可磨性的影响.研究结果表明在热解工艺条件中,热解温度对半焦的产率、组成和发热量的影响最大,随着热解温度的提高,热解半焦产率和气化反应活性均降低,半焦灰分升高.热解温度在400～700℃下所制半焦的内在水分、发热量和可磨性均满足水焦浆气化的基本要求,且当热解温度在400～450℃时,所得半焦的哈氏可磨度更高,预测的成浆性也更好,综合分析可确定,热解温度控制在400～450℃之间制备的长焰煤半焦适用于水焦浆气化.     

油砂在固定床中的热解研究

通过固定床对印尼油砂热解进行了研究,采用X-射线衍射分析(XRD)和热重分析对油砂和半焦进行了分析,对热解油进行恩氏蒸馏。油砂在固定床中装填率降低,使得热解油气产率增加,半焦产率下降,但同时会增加油气二次裂解;热解油的轻组分含量较多;在温度较高段,油砂与其半焦有相似的燃烧规律;热解使得油砂发热量与燃烧性能降低。     

固体热载体制得半焦的结构及热解特性研究

固体热载体干馏工艺对于粉煤的高效洁净利用具有重要意义。采用TG-DTG热分析仪和红外光谱仪分别对固体热介质不同终温制得半焦的结构和热解特性进行研究,结果表明,随着热介质终温的提高,半焦的结构趋于芳构化,反应活性逐渐降低,挥发份初始析出温度、最大失重温度和最终热解温度均逐渐增大。     

基于温和热解的低阶煤热解半焦成浆性能研究

为研究半焦成浆性能的影响因素,模拟工业生产中煤炭热解外热式直立炭化炉,组装煤炭低温热解实验装置对低阶煤进行热解。用煤的成浆实验法研究温和热解条件(400~800℃)下低阶煤热解半焦的成浆性能及其影响因素,并用Origin软件建立低阶煤热解半焦成浆性能数学模型。结果表明:热解条件对不同煤种热解半焦的成浆性能的影响存在差异。半焦的空气干燥基水分Mad,sc与其成浆性能呈明显的负相关关系,是影响半焦成浆性能的关键因素;半焦挥发分、C/H与其成浆性能总体上呈负相关关系,是影响半焦成浆性能的次要因素。拟合得到低阶煤热解半焦成浆性能的数学模型,其复相关系数R=0.905 7。通过云南褐煤、甘肃长焰煤、新疆褐煤热解半焦成浆性能试验,验证了上述低阶煤热解半焦成浆性能数学模型的正确性。     

基于多元非线性回归模型的半焦分选特性研究

利用数学模型将实验研究成果应用到实际半焦分选工业生产中是实现产品预测和工业自动化生产的关键。以热解条件(热解时间、热解温度、粒径)为自变量,测评不同热解条件下半焦的分选特性指标(分选密度、分选密度±0.1半焦含量、分选半焦产率)。对实验获得的离散点进行拟合,采用最小二乘原理、多元非线性回归模型线性化理论计算并确定模型参数,建立半焦分选特性的多元非线性回归模型,模型计算结果与实验数据吻合较好,相对误差均在9%以内。     

低阶粉煤热解半焦规模化利用技术研究进展

半焦在低阶粉煤热解产品中所占比重最高,因此低阶粉煤热解工业化、商业化的推进必须实现半焦粉的规模化利用。针对目前低阶粉煤热解所产生半焦的基本特性及其主要利用途径,分析半焦在燃烧、气化、高炉喷吹等方面利用的技术问题及其研究、应用进展情况,指出半焦的燃烧特性、气化反应性、成浆性等基本性质跟原煤品质及热解工艺条件有直接关系。在研发相关半焦规模化利用关键技术的同时,低阶粉煤热解应根据半焦转化市场的需要调控半焦指标,平衡各产品产率及质量之间的关系,并匹配半焦转化下游工艺,推进低阶煤大规模热解及半焦粉规模化转化进程。     

煤炭低温热解的进展

论述了国内外煤炭低温热解的研究现状，分析了各种低温热解方法的特点，指出煤炭低温热解产品的合理利用是影响这项技术推广的重要因素。提出可将焦油、半焦分别作为水煤浆的添加剂和掺入料，并将煤炭低温热解同水煤浆制备及其燃烧结合起来的建议。     

褐煤热解半焦浮选特性研究

针对褐煤中含有大量的亲水性含氧官能团,可浮性差的现状,应用低温热解技术对褐煤进行热解提质后,研究其热解后所得半焦的浮选特性。结果表明:在热解温度低于450℃时,半焦的浮选效果较差,会出现反浮选现象。在热解温度为450℃时,反浮选现象消失,并且随着热解温度的进一步升高,浮选效果明显变好。在热解温度为500℃,药剂用量为煤油2kg/t、仲辛醇0.3kg/t时,浮选效果最好,可燃体回收率达到72.61%,浮选完善度为23.47%。     

内在矿物对高灰褐煤热解焦收率及特性的影响

利用分选、酸洗和添加矿物的方法制备出不同灰含量和矿物成分的褐煤煤样;使用沉降管反应器(DTR)和热重分析仪(TGA)研究内在矿物在800~1 200℃对褐煤热解的影响。结果表明,内在矿物可以降低褐煤的热解反应活性,增加低温(800)热解焦收率;碱金属和碱土金属(AAEM)是起主要作用的矿物成分。在高温条件下(≥1 000℃),内在矿物可通过催化原位水蒸气气化反应降低焦收率。焦收率的减少量正相关于煤样的灰分含量和内水含量,以及碱性金属总量。Raman光谱分析表明,内在矿物有延缓半焦微晶结构有序化和抑制交联键断裂的作用。内在矿物可促进半焦孔结构的形成,增大半焦的比表面积;钙为起主要作用的矿物成分。随热解温度的上升,过多的矿物会抑制半焦孔结构的进一步扩展。     

蔚州长焰煤低温热解实验研究

反应温度、时间是影响低阶煤低温热解半焦特性的2个关键因素,由于不同煤种低温热解的化学反应不同,2者对不同煤种热解半焦特性的影响规律不同。对蔚州长焰煤进行了低温热解实验,研究了反应温度及反应时间对热解半焦性质的影响规律。结果表明,反应温度及反应时间对C、H、O、S元素的富集以及半焦的回吸特性、发热量有着不同的影响方式,热解温度为550℃、反应时间为10~20 min时,热解所得半焦满足高炉喷吹半焦S-2、V-3等级指标。