煤和油页岩燃烧过程的对比

利用改装热重差热仪,对抚顺、茂名油页岩、黄县褐煤和大同烟煤进行了燃烧实验,考察了粒径、燃烧终温、样品种类等因素对燃烧过程的影响。样品粒径范围为2—8mm,升温速率范围为350—600℃/min,燃烧终温为750—900℃。结果表明,在不到2min的升温段,油页岩燃烧转化率可达90%以上,而煤仅为30—50%,其值与煤的挥发份分析值基本一致。     

颗粒半焦燃烧过程的动力学模型研究

本文对抚顺及茂名油页岩颗粒半焦的燃烧动力学作了研究。在实验证实它属于不变粒径的缩核反应的基础上,作者从理论上推得了包括燃烧过程中气膜层外扩散、灰份层内扩散及化学反应动力学三项阻力同时存在下的动力学模型。作者在IBM/PC-XT计算机上,采用Simplex优化法以烧燃时间的实测值与理论值偏差最小作为最佳目标,求得了上述两种油页岩半焦燃烧的各项动力学参数。实测数据与理论计算值吻合较好。作者还就上述三项阻力在燃烧过程中的变化作了分析。结果表明,在试验条件下,燃烧开始阶段属气膜层外扩散控制;其后,灰份层的扩散阻力逐步成为控制因素;而化学反应阻力在燃烧过程中所占比例较小,在高温燃烧时甚至可以忽略不计。文章还就燃烧速度与转化率的关系进行了分析,提出了半焦中有机碳的合理利用率。     

油页岩燃烧释放二氧化硫的本征动力学和机理

将油页岩通过酸处理和低温灰化，获得高纯度的有机质和矿物质，利用程序升温装置与二氧化硫在线分析仪，在升温速率为５℃／ｍｉｎ的条件下，分别研究了在燃烧过程中茂名油页岩及其有机质与矿物质释放二氧化硫的本征动力学。结果表明，有机硫释放二氧化硫的温度范围为２１０～４７０℃，按两段处理得到的动力学参数为：反应级数皆为１，在２１０～３４０℃，活化能Ｅ＝７６．１８ｋＪ／ｍｏｌ，频率因子Ａ＝９．９１×１０￣３ｓ￣（－１），在３４０～４７０℃，Ｅ＝１５４．７０ｋＪ／ｍｏｌ，Ａ＝７．８５×１０￣８ｓ￣（－１）ＭＰａ￣（－１）；黄铁矿硫释放二氧化硫的温度范围为２９０～５１０℃，动力学参数为Ｅ＝１９９．１０ｋＪ／ｍｏｌ，Ａ＝４．３０×１０￣（１１）ｓ￣（－１）ＭＰａ￣（－１），ｎ＝１．４。文中对油页岩中硫的燃烧转化机理进行了初步探讨。     

油页岩热解过程中铅的挥发性研究

油页岩是矿物机体中含有固体可燃有机质的细粒沉积岩,含油率为3.5%～30%,灰分的质量分数大于40%,属于腐泥类煤,由水生物等浮游植物、低等浮游动物经腐败作用和煤化作用而生成[1],油页岩中含有重金属元素及其化合物.国内外根据各元素热力行为的不同,将痕量元素分为三类,易挥发性元素、中等挥发性元素、低挥发性元素.     

脱矿物质过程对油页岩结构的影响

本文选取窑街油页岩和龙口油页岩作为研究对象,以正交实验为基础,采用HCl和HF脱除油页岩中的矿物质,得出在粒度0～0.2mm、HF浓度40%、浸泡时间5h、固液比1∶10的条件下两种油页岩脱矿物质率最大。采用红外光谱对脱矿物质前后油页岩和页岩灰的矿物质组成以及官能团结构变化进行分析,得到油页岩中矿物质主要有石英、高岭石和含铁矿物质等,酸洗能脱除绝大部分矿物质,但油页岩中的主要有机官能团变化不大,只有羧酸盐和含氧基团在脱矿物质后影响较大。     

颗粒油页岩燃烧及含硫杂质的转化

对抚顺、茂名及约旦颗粒油页岩在热重分析仪(TGA)上进行了燃烧研究,考察了抚顺及茂名颗粒油页岩在模拟流化床快速升温条件下的燃烧性能并与恒温燃烧作了对比。结果表明,升温速度提高时,失重率(即燃烧速率)明显加剧。文中还对含碳酸盐及含硫量高的约旦颗粒油页岩在燃烧过程中硫的转化进行了研究。X射线衍射分析表明,它在燃烧过程中有较强的自脱硫能力。通过对该油页岩燃烧过程中热量的有效利用问题的讨论,认为在流化床内燃烧此类含碳酸盐较高的油页岩时宜采用短停留时间的炉型。     

油页岩中U和Th分布及其赋存状态的研究

利用电感耦合等离子质谱对23个油页岩样品中U和Th含量进行测试,采用浮沉实验和逐级化学提取实验相结合分析了吉林桦甸和罗子沟油页岩样品中U和Th的赋存状态。研究表明,油页岩中铀的含量多小于10×10^-6,平均值为3.92×10^-6,油页岩中钍的含量多小于20×10^-6,平均值为10.51×10^-6。U和Th在油页岩中的丰度略高于在地壳中的丰度,与在沉积岩中的丰度较接近。浮沉实验结果和逐级化学提取结果相当。结果表明,油页岩中U和Th主要存在于无机矿物质中。     

油页岩与煤的混烧特性研究

使用STA409型热综合分析仪进行了桦甸油页岩与高硫合山煤的混烧特性实验研究，得到了油页岩和高硫煤混烧的TG和DTG曲线，分析了不同Ca/S对油页岩和高硫煤混烧特性的影响规律，同时运用Freeman-Carroll法计算得到了不同Ca/S下的油页岩燃烧特性化学反应动力学参数。研究表明，在高硫煤中加入少量的油页岩，高硫煤的燃烧特性有所改善，燃烧特性趋好；油页岩的加入使得高硫煤低温段的燃烧产物初析温度降低，着火温度提前；在高硫煤中加入20%左右的油页岩作为可燃脱硫剂从燃烧角度讲是切实可行的。     

用活性碳纤维处理油页岩干馏废水

本文研究了用活性碳纤维处理高浓度，成份复杂的油页岩干馏废水。实验表明：活性碳纤维对含７５种以上有机物，大量无机盐，ＣＯＤｃｒ低于１０００ｍｇ／ｌ，净化效率为９８％以上，同时提高了ＢＯＤ５／ＣＯＤｃｒ值，为进一步生化处理提供可能。活性碳纤维失效后经２００－５００℃过热蒸汽处理，可循环使用。     

我国油页岩热性质的研究 Ⅱ.油页岩、半焦和页岩灰比热容的测定

用差示扫描量热仪(DSC)测定了我国5个油页岩样品、2个页岩半焦样品和2个页岩灰样品的比热容。实验结果表明,页岩半焦的比热容大于油页岩的比热容,而页岩灰的比热容却小于油页岩的比热容。在所有的情况下,它们的比热容均随温度的增高而增大。文中给出了我国油页岩、页岩半焦和页岩灰的比热容与温度的关联式。     

桦甸油页岩热解特性的研究

在热分析仪上进行了桦甸油页岩的热解特性研究,升温速率分别为10℃/min、20℃/min、30℃/min和40℃/min,终温为900℃。实验表明油页岩的热解是分两步进行的。在低温段主要是油页岩中可挥发性的气体溢出引起热解失重;高温段则主要是一些有机质、固定碳的热解过程。低温段的热解是主要的,它基本上热解掉了油页岩重量的15％－27％左右,油页岩挥发分含量很高且具有集中析出的特性,在400℃－530℃区间内可挥发物质迅速热解守比,其在高温段的热解产率很小,只有总重量的10％左右。随着升温速率的增加低温段的高温段热解的区分更加明显,且使油页岩的热解产率提高。文中给出了不同升温速率下的桦甸油页岩热解特性数据和化学反应动力学参数。     

煤气化动力学模型研究

煤的气化动力学是煤气化技术研究开发和模型化的基础 ,对实现煤的高效利用具有重要指导意义。目前 ,有关煤气化动力学的模型很多 ,但还未见有将这些模型进行详细的分析与比较的文章。本文总结了目前常用的煤气化动力学模型 ,提出了两种新的半经验模型 ;并运用这些模型处理了彬县、神木、王封煤的气化数据。通过各模型的相关系数及对各模型进行的分析与比较发现 ,所提出的下述煤气化动力学模型简单、适用、精度高。dxdt=k0 ynH2 O exp( EaRT) (1 x) m ,m =a bT　　在模型中 ,把m定义为煤种与温度的函数。此模型不但能有效地描述气化过程 ,同时它还能很好地描述煤气化在不同温度下的不同阶段性。     

茂名油页岩流化床燃烧排放SO2的实验研究

在间歇式流化床反应器中进行了茂名油页岩的燃烧脱硫实验，考察了床温、油页岩粒度、油页岩含水量、钙硫摩尔比和外加灰分／页岩重量比等因素对ＳＯ２排放指标的影响程度。实验结果表明，在本实验范围中，上述因素对二氧化硫排放量影响的强弱程度为：油页岩含水量＞钙硫比＞灰岩比＞床温＞油页岩粒度。通过对实验现象的分析，本文发现工业流化床固硫要求Ｃａ／Ｓ摩尔比远大于１的另一个重要原因是：油页岩热解、挥发分燃烧释放二氧化硫的本征速率远大于石灰石固硫的本征速率。     

水泥分解炉工况下煤焦的燃尽动力学过程研究

针对水泥分解炉低温燃工况，提出裹灰缩核模型，采用失重实验和理论分析，进行了11种典型煤焦样的烯尽动力学参数研究和煤焦燃尽过程机理讨论。研究结果表明：焦在燃烧过程中，灰层内的扩散系数Dh及反应速度常数kc并不是一个绝对常数；在分解炉的工作温度下，其控制反应过程由受化学反应过程控制向灰层扩散控制过渡。     

煤及煤焦气化过程中NOx前驱体释放规律研究

采用管式固定床反应器，在常压下考察了气化剂和气化温度对中澳两种煤及其焦气化过程中含氮化合物的释放规律。研究发现：在CO2气氛中，煤气化过程中NH3及HCN的释放规律与煤热解过程中的结果基本类似，在800 ℃产生的NH3量最多，后随温度的进一步升高而下降；煤及其焦的水蒸气气化随反应温度的升高将会产生大量的NH3，且在考察的温度区间没有下降的拐点；在煤水蒸气气化过程中，煤中的挥发分不仅能形成HCN而且对NH3的形成起重要作用；煤气化产生HCN的量随气化温度的升高而增加，与气化剂的选择无关。