升温速率及热解温度对煤热解过程的影响.pdf

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1、第35卷第3期煤炭转化Vo1．35No．32012年7月C0ALC0NVERS10NJu1．2012升温速率及热解温度对煤热解过程的影响常娜"甘艳萍’陈延信。摘要为了研究煤热解过程中升温速率及热解温度对热解产物分布及热解过程吸热量的影响，采用热重和热红联用技术对煤热解过程进行了分析．研究了不同升温速率和热解温度对煤热解过程的气态产物分布的影响，并对所产生的焦炭性质进行了分析．结果表明：煤的整个热解过程的吸热量随升温速率的增加而减小；煤热解产生的焦油组分含量包括芳香族、脂环族和脂肪族含量达到最大值所对应的热解温度随升温速率的增加产生滞后现象，但是煤热解产生的煤气成分随着升温速率增加而急剧释放；随

2、着热解温度的升高，焦炭结构逐渐致密，裂纹及裂缝产生，芳香晶核增大，同时焦炭中的氧和氮含量由于含氮和含氧化合物的继续分解而降低．关键词煤，热解，升温速率，温度中图分类号TQ530．2傅立叶变换红外光谱仪联用分析仪以及工业分析仪．0引言热红联用仪器采用德国NETZSCH公司煤热解过程研究一直是众多研究者关注的热点sTA409PC_DSC_TGA综合热分析仪和德国问题．D-73基于低变质神府煤具有低灰、低硫和高挥BRUKER公司VERTEX70傅立叶变换红外光谱仪发分的特点，对煤的热解进行实验研究，并利用热重联用分析仪．测试条件：样品量5mg～6mg，高纯Ar分析仪(TG)和傅立叶变换红外光谱仪(F

3、TIR)联机保护，流量80mL／min，温度范围35℃～1000℃，红进行实验，对实验过程产生的气体进行动态检测．目外光谱MCT检测器．的在于在了解煤的热解过程，并对析出产物进行红热重分析仪采用瑞士MettlerToledo公司生产外光谱分析，研究煤热解过程中产生气体的排放规的TGA1热重分析仪，样品用量约为10mg，气氛为律及固体产物的性质．本实验将讨论升温速率及热N，流量为80mL／min，温度范围为5O℃～1000℃．解温度对煤热解过程的影响．1．3实验方法1实验部分煤热解的失重率的计算如公式(1)所示：w：Wo-W,~100M(1)1．1实验原料yy0实验所用煤来自陕北的烟煤，其热值为

4、式中：w。为煤样的初始质量；W为热解过程中任31．56MJ／kg．表1为煤的工业分析及元素分析意时刻或温度煤样的质量，式中所有失重率的计算结果．均以干燥无灰基煤为基准．表1煤的工业分析及元素分析(％)Table1Proximateanalysisandultimate2结果与讨论analysisofthecoal()2．1煤的热解特性参数由TG和DTG曲线可得煤的热解特性参数(见第2页图1)，即挥发分初析点的温度Ts和时间t，1．2实验仪器挥发分最大释放速度(即DTG曲线的峰值)R，对应实验所用仪器包括DSC-TGA综合热分析仪和于R的温度丁，对应于的温度区间△T1／3，挥发分*西安建筑科技大

5、学西部建筑科技国家重点实验室(筹)开放基金资助项目(10KFO5)．1)博士后、讲师；2)硕士生；3)博士、讲师，西安建筑科技大学材料科学与工程博士后科研流动站，西安建筑科技大学材料学院，710055西安收稿日期：2Oll一12—19；修回日期：2o12—04—10煤炭转化释放特性指数D(D—R／(Tin．·△丁／。))．由于R越是因为在较快的升温速率下，煤分子中羰基迅速裂大，挥发分释放越强烈，T越低，△T，。越小，挥发解生成CO，从而使DTG曲线出现新的峰值点．[93分的释放高峰出现得越早、越集中，因此D越大，对由图2可知，煤热解过程主要分四步进行．以升煤的着火就越有利．[83温速率lO℃／

6、min为例，第一步反应发生在35℃～157．96℃，为煤样水分及吸附分的释放，即脱水脱0‘一l兰一2。SEtandrtpinoign~ts：5．燕i4n5y4303_9．91Are⋯a：怒-⋯l,_-．750。—3Area：-210．10_4器Jig921．9-5O2004006008001O0oTemperature／℃。}兰警^．渗昌一、0∽口一H霉．目一、rJ∞口图1升温速率为1O℃／min和5O℃／min煤热解的TG-DTG曲线图2升温速率为1O℃／min和5O℃／min02墨2qvFig．1TG-DTGcurveofcoalintheheating煤热解的DSC曲线ratesof10

7、℃／rainand50℃／rainFig．2DSCcurveofcoalintheheating表2列出了不同升温速率下煤的热解特性．由ratesof10℃／minand50℃／min表2可知升温速率较低，煤挥发分析出快，达到最大失重温度低，相应的D值较高，着火温度较低．表2不同升温速率时煤热解的特性参数Table2Characteristicsofcoalpyrolysisindifferent