低变质煤与塑料微波共热解分析

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1、西安建筑科技大学硕士学位论文随着我国煤炭生产能力的不断提高和煤炭生产战略的西移，预计在未来几年将会释放出更多的煤炭产能。陕北低变质煤具有三高三低的特点，由于其煤质优良，[1]现已在全国广泛使用，被广泛应用于冶金、发电、液化等行业。目前陕北低变质煤利用的主要途径有：建坑口电站、干馏生产兰炭、甲醇、气化、冶金等。这主要是由陕北低变质煤所具有的特殊性质所决定的。[2](1)建坑口电站陕北低变质煤以不粘煤为主，还有少数长焰煤，其挥发分Vdaf含量在35%以上，从煤种上来说，是一种优质的动力煤，因此陕北地区低变质煤在动力方面而被广泛应用。其发热量

2、一般在24M/kg以上，灰分通常情况下小于10%，同时硫含量较低，燃烧后向大气中排放的SO2等有害气体的含量也较少，被称为“洁净动力用煤”。低变质煤主要分布在一些经济不发达的区域，如果在这些地区建电站，可向经济发达地区送电，满足经济发达地区用电需求，有利于不同区域的经济发展，符合国家电力发展战略要求。如果对低变质煤采用直接燃烧的方法，就不能充分利用该煤种活性好、挥发分高的优点。同时建电站投资成本较高也是该利用途径的障碍之一。[3](2)生产甲醇陕北地区低变质煤煤变质程度低、灰分低，是煤炭直接液化比较理想的原料。以煤为原料(包括焦炉气)生

3、产甲醇，从工艺技术方面考虑，最关键的环节是煤炭气化（制备甲醇原料气）。煤炭气化是指煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机物质与气化剂(如蒸汽/空气或氧气等)发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体的过程。煤气化技术包括备煤技术、气化炉技术（核心）、气化后工艺技术三部分。[4](3)气化气化是将煤完全转化成气态产物的过程。热解后产生的气态产物可作为燃料气、合成化学产品的原料，由于目标产品的不同其气化方法也有差异，陕北低变质块煤反应性、热稳定性好，强度高，灰分含量低，无粘结性，是气化床、流化床热解的理想原料

4、。因此这种转化利用途径在工业生产中广泛应用。[5](4)干馏生产兰炭干馏是指在隔绝空气或在惰性气体中对低变质煤进行加热，使其产生气、液、固三种物质的过程。兰炭的生产是一种低成本的煤转化技术，陕北低变质煤包含了挥发分高、活性化、H/C比高等优良性能，因此是干馏中比较理想的原料。根2西安建筑科技大学硕士学位论文据热解温度的不同，可将热解过程分为高温（T>900℃）、中温（700℃

5、较低，煤灰中硅铝化合物含量低，因此可作为理想的高炉喷吹原料。在冶金过程中作为还原剂。由于发热量高，在冶金生产中经常被用作还原剂，作为脱氧剂而广泛应用于铜的火法精炼过程中。但是，目前在陕北关于低变质煤的利用途径上，普遍存在着工艺设备落后、环境污染严重、能耗过大、规模小等问题。为了解决这些问题，陕西煤业化工集团提出了煤炭分质利用技术。低变质煤热解过程中产生的气体和液体的百分含量是衡量煤炭分质转化率高低的重要标志，提高低变质煤热解过程生成焦油的产率是煤炭分质转化技术的一个主要目标。陕煤化集团和大连理工大学共同进行的煤炭分质转化技术可将焦油[7

6、]的产率提高到20%以上。使得焦油的利用率大大提高。随着对煤炭分质技术的进一步深入的研究和利用，其热解工艺将逐渐优化。热解技术将得到更大的提高。因此，煤炭分质技术是改变我国西部低变质煤炭资源有效利用的主要工艺路线。煤炭分质技术主要是以煤热解为主，通过对不同环节进行优化组合，实现逐[8]级分质利用。通常情况下，煤的分质路线有以下三种：(1)一级分质将煤炭加热到500℃℃~600时，使其热解生成气态、液态和固态产物。(2)二级分质对一级分质生成的产物进行进一步的分质处理，对热解过程中产生的气态产物CO、H2、CH4等进行分质处理，首先将CH

7、4气体提出，将CO、H2作为合成气而利用，也可将CH4气体变换成H2，有利于焦油的轻质化。分质过程中产生的固态物质—固体焦，其主要应用于化工和铁合金的生产，将固态焦中的块焦和分焦进行分质，可实现燃料的清洁化利用。液态产物主要为焦油，含有大量的柴油和汽油馏分，对其进行分质利用可代替石油，也可提取焦油中的酚类物质和轻质芳烃，将剩余组分转化成石脑油和油制品等。(3)三级分质对一级分质产物和二级分质产物进行进一步的加工利用。例如：对热解产生的焦油中酚类物质、轻质芳烃、石脑油、油品进行进一步的分质利用。将热解过3西安建筑科技大学硕士学位论文程产生

8、的焦炉煤气通过处理转化，使之成为合成气，加工生产品质较高的液体燃料。因此，通过对煤热解过程进行分质转化，获得需要的化工产品，有利于我国低变质煤资源的合理利用，对提高低变质煤炭资源的综合利用率具有显著的作用。