神木煤显微组分半焦燃烧特性

引　言煤是由许多有机显微组分和少量矿物质组成的有机岩石 ,煤的岩相显微组成是确定煤类型的重要特征 ,因此在研究煤的反应性时应同时考虑到煤的岩相显微组成才能得到较为符合实际的结果 .近年来 ,对显微组分热解半焦燃烧反应性的研究已有报道[1～ 4 ] .Ｋａｎｄｉｙｏｔｉ等[5] 对南非煤的研究结果表明 ,在 70 0℃下所得热解半焦的燃烧反应性随镜质组(Ｖｉｔｒｉｎｉｔｅ)含量的增加而升高 ,随丝质组 (Ｆｕｓｉｎｉｔｅ)含量的增加而降低 .但对同一煤种 ,在 15 0 0℃所得热解半焦的燃烧反应性正好相反 .而对南非煤(87%Ｃ ,ｄａｆ) ,随丝质…     

煤显微组分热解特性的研究进展

煤显微组分的热解特性研究对推动煤分质分级继而逐步实现煤炭高效清洁利用具有重要价值与意义。从显微组分的结构特性、热解特性和热解机理三个方面介绍了煤显微组分热解的研究进展,提出煤显微组分热解研究存在的问题,探索未来发展方向,为进一步完善煤显微组分分质利用提供参考。     

煤热解动力学模型的建立

通过对煤热解反应动力学分析,基于分布活化能模型DAEM,建立了集总反应动力学模型表示煤炭热解过程。确定了可以预测热解产物组成、分布与热解终温和升温速率关系的动力学方程。结果表明：随热解温度升高,各种挥发分产物析出率越来越接近最大产率;半焦C含量增加,但产率下降,H,O,N和S等元素降低。升温有利于提高半焦脱硫率、脱氮率。温度为600℃左右时,除H2外的大部分挥发分基本析出,半焦元素变化幅度减小。热解终温较低且一定时,较慢的升温速率有利于各热解挥发分最大限度析出。秦丽娜     

神木煤显微组分热解半焦CO_2活化特性研究

通过对神木煤显微组分不同温度下（500℃,700℃）热解得到的半焦和半焦CO2活化特性进行研究,发现富惰质组半焦比表面积和孔隙结构明显优于富镜质组半焦;热解半焦均存在较宽泛的中孔、大孔,从500℃到700℃,富镜质组半焦生成的微孔多于富惰质组半焦。在实验条件下,500℃和700℃的半焦CO2活化性能均是富镜质组〉原煤〉富惰质组。热解从500℃提高到700℃,富镜质组半焦的CO2反应活性明显提高。惰质组的结构疏松,在活化过程中容易造成孔壁塌陷,形成大孔,从而导致富惰质组半焦比表面积减小。     

五彩湾煤和吐鲁番煤热解动力学模型评估与应用

煤热解是煤热加工利用的基础反应,热解动力学模型有助于预测煤在热解过程中挥发分脱除规律,当前文献中已报道了多种热解动力学模型,厘清不同热解模型参数选择的差异,评估不同模型对煤种及热解反应适应性可为热解工艺设计提供参考。采用¹³C NMR核磁共振测量了五彩湾煤和吐鲁番煤的碳化学结构,并使用热重法测量了不同加热速率下的两种低阶煤失重曲线,结合分段式单一速率扫描法、等转化率法和3段式高斯分布活化能模型（3-DAEM）分析热重实验数据。结果表明单一速率扫描法得出的动力学参数难以准确揭示热解反应机理;等转化率法可以较好地得出热解活化能及指前因子分布图;将等转化率方法获得的指前因子赋值给分布活化能模型,可以避免分布活化能模型指前因子选择的盲目性;3-DAEM模型仅需要一条TGA曲线便可获得适用于整个加热速率的动力学参数,其预测结果与实验数据吻合最好,且模拟得出的活化能分布图很好地反映了煤热解三个阶段特征。     

神木煤及其显微组分热解过程中气相产物组成的研究

为考察煤及其显微组分的热解气相产物的组成特性,选取神木原煤及其显微组分镜质组富集物和惰质组富集物3个研究对象进行了热解试验,对气体产物的组成进行了对比分析,确定了影响气体产物组成的因素。     

热重法研究介休煤的热解与燃烧特性

采用热重(TG)分析仪对介休水峪煤样的热解及燃烧特性进行了研究,并考察了升温速率对煤的热解与燃烧特性的影响,得出了不同升温速率下的燃烧特性参数,如着火温度、燃烧最大速率、燃尽温度、燃烧特性指数等,并计算了不同升温速率下的反应动力学参数。经研究发现:煤在热解与燃烧区间的某一温度范围内能较好地满足一级反应方程,且线性相关系数都在0.98以上。由一级反应动力学模型得出的活化能与指前因子等数据能较好地验证煤的TG/DTG曲线所得出的一些结论。     

基于显微组分化学键特征的宁夏庆华煤热解特性及动力学分析

通过X射线光电子能谱和傅里叶红外光谱表征宁夏宁东庆华煤不同显微组分的官能团种类、表面结构元素价态分布及化学键赋存特征。采用热重-质谱联用考察庆华煤镜质组和惰质组在不同热解温度下的失重行为和关键气体组分变化。进一步基于Coats-Redfern模型从化学键断裂特征和反应动力学角度探讨煤镜质组和惰质组的热解行为差异。结果表明,庆华煤显微组分的热解失重峰与相应化学键断裂信息能够很好地吻合。不同显微组分的热重曲线变化趋同,但相同热解温度下镜质组的失重率始终高于惰质组。快速热解阶段镜质组较惰质组表现出更大的失重率和最大失重速率。其主要原因在于镜质组的脂肪族官能团相对含量更高,快速热解阶段会发生更多的C_al—C_al断裂。不同热解温度下庆华煤显微组分三个主要热解阶段的活化能和频率因子大小次序为：快速热解阶段>快速缩合阶段>缓慢热解阶段。在快速热解阶段,镜质组和惰质组的平均活化能均约为75 kJ/mol,但镜质组的频率因子更高。     

三塘湖煤热解特性及其动力学研究

为了加快三塘湖煤炭分级分质利用,为今后开发利用煤提供基础数据,本文研究了三塘湖煤的热解特性,建立了动力学模型。结果表明,煤的热解分为四个阶段。将三塘湖煤样的热解区间分为405-450℃、450-550℃、550-700℃、700-850℃四段区间,根据动力学公式进行线性拟合,拟合度较好,相关系数R值都在0.90以上,因此三塘湖煤热解反应过程可以用4段独立的三级反应来描述。     

神木煤热解的挥发分收率与岩相组成的关系

引　言从构成煤的微观层次的显微组分入手研究煤的组成、结构和性质已成为煤化学研究的一个重要方面 ,在这方面一些研究者已做过许多有意义的尝试 ,主要集中在有关配煤制优质焦炭等方面[1] ,对于煤的热解挥发分收率与岩相组成相关联的研究也有零星报道 .Ｄｕｘｂｕｒｙ[2 ] 对一系列煤及其显微组分的热解研究结果表明 :不同煤的镜质组和惰质组的热解挥发分产率相差不大 ,相同量的不同煤种挥发分量的不同是由壳质组引起的 .其他研究者因不能得到纯度较高的显微组分而仅对热解过程中镜质组和惰质组的相互影响做过推测 .对于煤的挥发分收率与岩…     

风化煤腐植酸热解特性及动力学分析

基于热重-质谱(TG/MS)联用系统对从风化煤中提取的腐植酸进行了热解反应研究,对黑腐酸和棕腐酸的热解曲线作了分析,同时对小分子气体的逸出规律进行了探讨.结果表明,黑腐酸和棕腐酸的失重趋势一致,但是黑腐酸的失重率小于棕腐酸的失重率;在小分子气体逸出曲线中,黑腐酸和棕腐酸的H2和CH4逸出量相近.棕腐酸的H2O逸出量大于黑腐酸的H2O逸出量,在热解过程H2O的逸出量高于CH4,CO和CO2的逸出量,黑腐酸的CO最高峰温出现得比棕腐酸要迟;棕腐酸含硫组分及官能团稍多于黑腐酸;棕腐酸轻质碳氢化合物逸出量明显高于黑腐酸;轻质芳香烃化合物逸出量二者基本相同.并根据Coast-Redfern积分方法计算出了腐植酸热解的表观动力学参数.     

显微组分在热解过程中的相互作用

在镜质组中加入5%等不同含量的稳定组或丝质组配制了两组分试样;以正交试验原理配制了九种三组分模拟煤样;用PRT-1型热天平在常压、线性升温,N_2流动气氛条件下考察了各试样的热解特性。研究表明:各显微组分在热解过程中的相互作用可用热解游离基“大碎片”和带游离基的小基团之间的三类不同反应来解释;三组分模拟煤样在温度T时的累计失重率X_N(%)可用X_N=X_ih_if_i求取其中相互作用系数f_i的数值分布与y=c·exp(b/x)相似。     

西部煤的热解特性及动力学研究

采用热重和红外分析法从升温速率与样品粒径的相关性等方面对平朔煤和神东煤的热解特性进行研究,并从动力学上进行分析.结果表明,随升温速率增大,煤样热解反应的初始温度、终止温度以及最大失重速率对应的温度都逐渐升高,但对粒径较小的煤样来说,这些特性温度增加的幅度较大,而最大失重率没有表现出一定的规律性;煤样粒径对热解也有一些影响,但最大失重速率与样品粒径的关系不大.随升温速率增大,热解活化能和频率因子呈现出先增大后减小的趋势.     

热分析在煤燃烧和热解及气化动力学研究中的应用

论述了煤的燃烧、热解、气化反应动力学的常用的单一升温速率法、多重扫描速率法、动力学补偿效应以及分布活化能动力学模型等热分析研究方法，分析了现用热分析动力学方法的局限性；并对反应控制热分析、微热分析技术、微波热分析以及热分析技术与其他分析技术的联用，热分析技术间的联用等热分析新技术在煤的燃烧、热解、气化反应动力学研究上的应用进行了展望．     

粒度对煤粒燃烧和热解影响的理论分析

在化学热力学和动力学理论中引入表面项,并由此来分析和讨论粒度对煤颗粒燃烧和热解反应的影响规律.研究结果表明,煤颗粒的粒度对其燃烧和热解反应的热力学性质和动力学参数有明显的影响,粒度越小,影响越大;减小煤颗粒的粒径,化学反应的吉布斯函数差减小,煤颗粒燃烧和热解的趋势增大,使着火温度和热解温度降低,自燃容易发生;并且减小煤颗粒的粒径,其摩尔表面能增大,导致其燃烧和热解的表观活化能降低和速率常数增大,使煤颗粒的燃烧和热解速率加快,使转化率、燃尽度和热解度增加.     

秸秆及其主要组分的催化热解及动力学研究

利用热重分析法考察了农作物大豆、高粱、玉米、水稻秸秆及其主要成分半纤维素、纤维素和木质素等以碳酸钠为催化剂时的热解行为．结果表明，秸秆的主要热解区间为200℃～400℃，此温度区挥发分析出量约占整个温度区析出量的80％～90％．半纤维素、纤维素和木质素3种组分的热解特性差异很大，其中半纤维素热解主要集中在250℃～340℃范围，纤维素在300℃～400℃范围，而木质素的热解发生在一个相当宽的范围内．热解温度为600℃时，纤维素的热解转化率最高，半纤维素次之，木质素最低．催化剂使秸秆及半纤维素的主要热解区向低温区间移动．催化剂的加入可使半纤维素转化率略有提高，而对纤维素的作用与对半纤维素的作用正好相反．催化剂对木质素的影响最为显著，其DTG曲线由无催化剂时的单峰变为一大一小两个峰，主要热解区间向低温区移动较大，转化率也有所提高．动力学研究结果表明：秸秆、半纤维素和纤维素的热解在主要热解区间都可以用单段一级反应过程描述，而木质素为两段连续一级反应过程．     

DAEM和Coats-Redfern积分法研究煤半焦燃烧动力学的比较

利用恒温和程序升温热重技术研究了神木煤半焦的燃烧动力学,采用DAEM（分布活化能模型）和Coats-Redfern积分法对其进行了动力学分析,比较了二者在处理程序升温半焦燃烧反应动力学的差异,同时还对恒温及程序升温的燃烧动力学进行了分析.结果表明,在恒温燃烧和程序升温燃烧过程中,随着燃烧反应的进行,比燃烧速率逐渐增加,所得半焦燃烧的活化能有不同的变化趋势.DAEM和Coats-Redfern 积分法因所用方法的不同而使结果有所差异.而恒温燃烧时由于所用燃烧温度较低,可以最大限度地消除外扩散的影响,使所得动力学参数更接近半焦燃烧的本征动力学参数.     

升温速率对聚丙烯腈薄膜热解影响及动力学研究

用非等温热重法分析了聚丙烯腈薄膜的热解过程，探讨了升温速率对聚丙烯腈薄膜热重曲线和失重速率峰值的影响。结果表明，聚丙烯腈薄膜热解过程分为三个阶段：脱水和溶剂挥发阶段；分解阶段(发生了环化、交联、链断裂反应)；深化交联阶段。其中第二阶段为热解的主要区间，温度范围为390～480℃，占总失重的80％～90％。同时研究了试样在该温度区间的热解反应动力学，并对其动力学参数进行了讨论。