高挥发分烟煤的快速预热

將有一定粘結性的高揮發分烟煤用固体热載体进行快速預热,至一定的溫度并保持一定恒溫时間,使其进行热分解后再冷却。这样处理后的煤,其粘結性的变化因預热溫度升高而下降,到最低后又复上升。有的可以超过原煤样的粘結性,这种变化規律也表現在处理后煤样的热瀝青抽出量及焦炭强度上。快速預热时,揮發分的析出量較少,但也降低了揮發分,对煉焦时有减少收縮的作用。預热对于没有粘結性的高揮發分烟煤的作用则不明显。     

煤热解挥发物对炼焦煤塑性体渗透性的调控研究

本研究以低挥发分烟煤C1和高挥发分烟煤C2为研究对象（以下煤样简称为C1和C2）,引入褐煤L1和C2在两个温度下热解脱除部分挥发物的半焦作为对照,设计单种煤、混合煤/半焦和分层渗透性实验,结合热重和基式流动度分析,揭示了炼焦煤塑性体渗透性受挥发物释放行为的影响。研究结果表明,低挥发分烟煤C1存在塑性体低渗透性平台期,高挥发分烟煤C2塑性体的渗透性达到最低值后迅速改善,挥发物传质驱动力和阻力的差异导致了两种煤塑性体渗透性的差异;C2会增强挥发物的传质驱动力且热解后半焦颗粒成为塑性体惰性组分,同时也提供部分可转移氢,既改善塑性体渗透性又不破坏其稳定性;软化温度前C2释放的富氢挥发物促进C1塑性体低渗透性的形成并达到最大值;热塑性温区内C2释放的挥发物帮助维持C1塑性体的低渗透性平台期;延长C2挥发物反应消耗部分富氢挥发物,有利于改善C1塑性体的渗透性。     

煤与生物质热重分析及动力学研究

利用热重分析仪对稻秆、麦秆、木屑和煤单独及混合热解特性进行了研究。通过对不同混合比例热解与单独热解对比表明,混合热解中不同生物质起始热解温度、生物质挥发分最大析出温度、煤挥发分最大析出温度随着煤混合比例的变化呈规律性变化。对混合热解实验数据与单独热解参数按混合比例后特性参数分析表明,混合热解导致固体产物产率提高。实验通过对稻秆两种方式的脱灰及脱挥发分处理后混合热解分析,脱挥发分稻秆与脱灰分稻秆对煤的热解都起到了促进作用,证明了生物质中的碱/碱土金属能促进煤在较低温度下热解,硅元素对热解速率起抑制作用。推测生物质与褐煤的共热解中存在协同作用。     

用热分析技术研究煤的热解特性

利用Dupont1090热分析仪研究煤的热解特性,导出了在500℃以上的温度条件下,褐煤及烟煤在热解过程中,挥发份产率随温度变化的关系式:V_t~f=0.27V~f+0.75V~f[1-((t-1250)/750)~2]~(1/2),V_2~r=3.64+0.98V~r,并根据挥发分的总析出率,计算出了挥发分的发热量。     

不同煤阶热解半焦的FT-Raman光谱研究

在热天平上采用慢速升温制备了褐煤、高挥发分烟煤和低挥发分烟煤的半焦。采用FT-Raman光谱对半焦进行了分析。半焦800cm^-1至1800cm^-1的Raman光谱可分解为10个谱带,以表征高度无序炭材料中的典型结构。光谱和谱带的强度比都可用来描述半焦的结构特征。在600℃低温热解时,三种煤半焦的结构差异明显。随热解温度升至800℃或900℃,这种差别消失。褐煤中可交换的钠离子影响热解过程中的成焦反应。     

甲醇处理煤的微孔性质及反应性研究

在低于临界温度下,用甲醇处理了三种不同变质程度的煤,以研究其比表面积及微孔容积等表面特性的变化。结果表明,用甲醇处理后煤的微孔性质发生了较大变化,其变化的大小顺序是:沈北褐煤>大同烟煤>晋城无烟煤。随甲醇处理温度或干馏温度升高,煤及半焦的孔径均向小的方向偏移。煤的平均孔径为8.2—8.6A;半焦的平均孔径为6.3—7.5A。煤经甲醇处理后其半焦的反应性均比未处理的高。     

高挥发分烟煤的热解、燃烧特性研究

采用固定床热解反应器、热解 红外联用仪 (Py FTIR)和热重分析仪 ,考察了高挥发分烟煤的热解、燃烧特性 ,实验结果表明 ,高挥发分烟煤在热解过程中放出大量烃类气体 ,从燃烧试验看 ,明显分为热解段和燃烧段 ,且热解段挥发分的释放非常迅速 ,从而揭示出高挥发分烟煤燃烧过程中产生大量黑烟的原因。     

煤高温快速热解规律研究

利用高温滴管炉在1000℃～1400℃考察了彬县烟煤在高温快速热解过程中失重的变化,同时比较了埃塞俄比亚褐煤和晋城无烟煤的热解规律。结果表明,热解失重率随温度的升高而增加,而且各种煤种的最大失重率在高温下大于工业分析的失重率。对于不同变质程度的煤种其热解特性也不相同,较低的热解温度对高阶煤的影响较小。彬县原煤经过热解后比表面积增加,且随着热解温度的提高而增大,当热解温度超过灰熔点时,总比表面积降低。通过数据回归,得到了三种煤的失重率和热解温度的关联式。     

用重液分离方法研究烟煤及其岩相成分的性质

选择和研究了九种代表不同岩相类型和变质程度的烟煤,将破碎至一定粒度的试样在重液中分离成>1.40、1.40—1.35、1.35—1.30、1.30—1.28、1.28—1.27等等不同比重的级分,测定了它们的产率、岩相组成和粘结性[以粘结性指数和罗加粘结性指数(LR值)作为粘结性指标,并进行了元素分析及工业分析。试验证明,各比重级产率分布随岩相类型和变质程度不同存在着规律性的差别。各比重级煤的岩相组成和性质随比重不同也发生有规律的变化。同时,从各比重级煤的岩相组成和粘结性数据对比中,论证了各种岩相成分的性质及其与变质程度的关系。此外,还探讨了罗加粘结性指数与煤的变质程度及岩相组成的关系;指出了该指标在煤质鉴定中的某种局限性。     

基于Py-GC联用的煤快速热解实验研究

采用居里点裂解仪-气相色谱仪(Py-GC)联用的方法研究了4种煤的快速热解特性,分析了挥发分主要气相产物及其析出规律.结果表明,大于等于50%的挥发分在热解初期(t ≤ 2 s)释放,采用箔片装载方式的居里点裂解仪完全热解1 mg煤样需要10 s;挥发分主要气相产物中,各气体组分的生成量(mmol/g_coal)顺序为H₂ > CH₄ > CO > CO₂ > C2(C₂H₆、C₂H₄)> C3(C₃H₈、C₃H₆);挥发分释放量随热解温度的升高而增加,相同热解条件下,次烟煤挥发分的释放率高于贫煤和无烟煤;H₂和CH₄的生成量依赖于热解温度,热解温度越高,H₂和CH₄的生成量越多;CO和CO₂的生成量不仅与热解温度相关,而且与煤中的氧含量紧密相关,氧含量越高的煤热解生成的CO和CO₂越多;C2和C3气体的生成量相对于其他气体很少,体积占挥发分气相产物的5%.     

复合织构双组分颗粒热解动力学行为模拟和分析

近年来,氧热法制电石工艺因相对电热法的明显优势而受到关注.为了设计适用该工艺的反应器,本文建立了包括热解动力学以及热传递效应的复合颗粒热解模型,通过模拟分别考察了单一组成球形颗粒(包括煤、氢氧化钙和碳酸钙)以及煤与氢氧化钙或碳酸钙组成的双组分复合颗粒在高温气流中的热解.基于模拟结果发现,氧热法制电石反应器宜采用氢氧化钙为钙源、烟煤和氢氧化钙以拟均相结构组成复合颗粒.颗粒热解过程中,氢氧化钙的热解吸热作用烟煤的热解吸热作用挥发分蒸发吸热作用,且挥发分蒸发吸热作用可以忽略;热解速率的相对重要性次序为内热阻外热阻反应动力学.     

污泥与煤共热解过程中磷元素的挥发规律研究

污泥灰分中磷元素含量明显高于煤,其中主要的晶体态含磷化合物为磷酸铁钙和少量的磷酸铝。利用高频加热反应装置考察了污泥-神府煤混合物快速热解过程中磷元素挥发规律。结果表明,污泥-神府煤混合物热解后磷元素主要存在于热解焦中。磷元素挥发比例随污泥添加比例的增加先升高后降低,随热解温度的升高而增加。热解温度不高于1 100 ℃时,混合物中以有机磷的挥发为主,磷元素挥发比例不高于3.2%。热解温度高于1 200 ℃后无机磷中磷元素挥发明显,1 300 ℃下最高有33.0%的磷元素随热解气体挥发出。     

低阶烟煤热解过程中氯的迁移释放特性研究

为探明氯元素在低阶烟煤热解过程中的释放机制行为,采用热重红外光谱质谱(TG-IR-MS)联用技术和管式热解炉,考察热解温度、粒径等级、升温速率对陕北低阶烟煤热解过程中氯的迁移转化行为特性的影响,并建立氯迁移释放动力学模型。红外光谱和质谱分析结果表明,陕北低阶烟煤热解气体产物中含氯组分主要为HCl和微量的Cl_2。管式炉热解过程中,相比于粒径和升温速率而言,氯的释放率受温度影响最为显著。在300-800℃,随着温度升高,煤中氯的释放率迅速增大,800℃时氯的释放率为49.5%;半焦中氯的分布率逐渐减小,焦油和热解气中氯的分布率逐渐增大。煤样粒径为3.0-4.0 mm时,氯的释放率达到最大值35.8%;粒径的变化也会一定程度影响热解产物中氯的分布率。提高热解升温速率有利于挥发分的释放,升温速率为15-25℃/min时,煤中氯的释放率变化趋势明显,但过高的升温速率不利于煤中氯的释放。热解焦油中氯元素主要以无机含氯化合物的形式存在,超纯水萃取可明显降低焦油中氯的含量。低阶烟煤中低温热解过程中,氯释放的活化能均在20 k J/mol左右。     

加压下煤粘结性的评定 Ⅱ.干馏气氛、干馏温度和添加焦油对煤粘结性的影响

在模拟移动床加压气化炉的气氛下,测定了加压下煤的粘结性指数G″随压力的变化。试验表明,不同的混合气氛对煤粘结性的影响因煤种而异。在含活性气体的气氛中,由于煤和活性气体反应,使失重率增加。来源不同的几种轻焦油,回配入原煤后,都使煤的粘结性下降。但添加大同煤气化重焦油,则使三种试验煤的粘结性均增加。在低压下,焦化温度(750℃以上)对粘结指数G′的影响是显著的,而在2.94MPa 时,温度的影响明显减少。     

兗州煤予热前后氯仿抽出物的性质及其结构

用傅立叶红外、碳谱、氢谱、电子扫描显微镜、平均分子量、热重法和元素分析测定研究了兗州煤预热前后氯仿抽出物的性质τ眯拚蟮腂rown—Lander法计算了氯仿抽出物的平均分子结构。兖州煤与经预热到350℃以上煤的氯仿抽出物的平均分子结构与大小有所不同,但它们都具有富氢的结构。并含有氯化芳烃。预热到煤软化温度附近时,兗州煤开始热解使抽出率比原煤的火致哿寺确鲁槌鑫锏挠衫醇捌湓诮够⒁夯械淖饔谩T汉图尤鹊饺砘露惹暗某槌鑫?可以认为原来就存在于煤网状结构之间,而加热到更高温度时,其抽出物是煤分子内部醚键或其他含氧基团断裂的产物。预热时,在煤分子内部或分子间发生一个十分重要的氢转移的反应。     

碱及碱土金属对准东煤热解特性及动力学影响分析

利用程序升温热重(TG)技术对准东原煤(R-form)和酸洗煤(H-form)样品的热解过程进行了研究,同时,采用分布活化能模型(DAEM)法对两者的热解动力学参数进行了计算。结果表明,准东煤在热解过程中保持了丰富的孔隙结构;碱及碱土金属(AAEM)的存在不会对准东煤大分子网络结构造成显著影响,但会提高准东煤的平衡水分含量及二次脱气阶段挥发分释放速率,降低其主热解阶段挥发分释放速率及热解最终失重率;DAEM法可以在较宽的温度范围内对准东煤的热解过程进行准确的描述,R-form和H-form煤样品的热解活化能均随转化率的增大而升高;相同转化率下R-form煤样品的活化能高于H-form,前者活化能分布函数的最大值出现在261.85kJ/mol处,而后者出现在264.51kJ/mol处;AAEM的存在使准东煤的热解活化能升高且分布更加集中,使其热解反应活性降低;准东煤热解的频率因子与活化能之间呈现明显的动力学补偿效应。     

杨村烟煤快速液化反应性的研究

用共振搅拌反应器研究了杨村烟煤的高温快速液化。研究发现，在体系保持较高活性氢浓度时，适当提高反应温度，缩短反应时间——在短时间内达到较高的煤转化率,即高温快速液化是可行的。高温快速液化的最佳反应温度正是热重曲线反映的煤活泼热解温度范围的上限。从液化产物看，高温快速液化反应产物中苯可溶物占绝大多数，这对于煤液化产物的进一步利用非常有利。     

阳泉高硫无烟煤热化学法预脱硫的试验考察

以阳泉高硫无烟煤为考察对象,在马福炉及Φ50mm流化床中考察其热化学条件下的预脱硫效果,以期为粉煤电站提供洁净煤气及低硫半焦,控制硫排放污染,本试验中采用的热化学法包括低温氧化,高温热解及部分气化以及煤,甲烷共气化。研究结果表明：由于阳泉无烟煤变质程度高,硫分中有机硫含量高且主要是稳定的噻吩硫,采用常规高温热解部分气化方法较难脱出,处理后挥发分损失较大,高温操作又造成了较高能耗;采用低温氧化法可使原煤挥发分大部分保留,满足电站对入炉原料的要求,煤样处理后失重小,硫分脱出率较高,但失碳较多,热值损失较大,高硫煤,甲烷共气化法可利用过程提供的高硫煤,甲烷共气化法可利用过程提供的高氢气氛条件促进煤中硫分析出,处理后煤样热值损失较小,硫分脱出效率较高。     

快速热处理石油焦与煤的微观结构变化及气化活性分析

为了研究在接近工业气化条件下石油焦和煤的结构和气化活性变化规律的差异,在滴管炉装置内,800~1 400℃对两种石油焦和一种烟煤进行快速热处理。用比表面积孔隙分析仪、XRD分析仪考察快速热处理对石油焦和煤的孔隙结构、碳微晶结构的影响,用热重分析仪考察不同温度快速热处理后石油焦和煤的CO₂气化活性。结果表明,石油焦与煤相比,孔隙结构主要由微孔组成,随快速热处理温度的升高,石油焦和煤微孔比表面积和孔容均先增大后逐渐减小;快速热处理降低了石油焦和煤的石墨化程度,石油焦碳微晶结构变化主要表现在堆垛高度的变化,而煤的碳微晶结构变化在衍射峰对应的2θ₀₀₂值、晶面间距和堆垛高度上均有体现;石油焦和煤的气化活性随快速热处理温度升高的变化趋势不同,但均与碳微晶结构参数(石墨化程度)的变化紧密相关。     

高硫炼焦煤化学结构及硫赋存形态对硫热变迁的影响

利用红外、拉曼、热重及XANES等技术对不同煤阶高硫炼焦煤的化学结构、原煤及焦样形态硫分布进行了准确判定,对煤中化学结构及硫赋存形态与硫的热变迁行为进行了关联分析。结果表明,高硫炼焦煤中硫的热变迁行为不仅与硫赋存形态有关,而且受化学结构不同的高硫炼焦煤热解挥发分释放特性的影响。较低煤阶高硫炼焦煤中脂肪结构热分解产生大量挥发分,且挥发分释放温区较宽,形态硫分解产生的活性硫与挥发分中富氢组分相结合,形成更多的含硫气体转移到气相中,提高了热解脱硫率,焦炭体相中噻吩硫相对含量高于表面,硫化物硫则与之相反。煤化程度升高,煤中稳定噻吩类硫含量增多,挥发分释放量减少,热解脱硫率降低,且形态硫在焦炭体相与表面的分布差异不明显。无机硫脱除率与黄铁矿硫分解程度直接相关,热解过程中也将形成部分新的无机硫滞留于焦中。煤结构及有机硫的赋存形态决定了有机硫脱除率,煤阶升高时有机硫脱除率明显降低。