不同热解方式下长焰煤的热解特性研究比较.pdf

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1、第2期(总第165期)煤化工No．2(TotalNo．165)2013年4月CoalChemicalIndustryApr．2013不同热解方式下长焰煤的热解特性研究比较李爱蓉l_，吴道洪，王其成，张锴，刘伟伟(1．北京神雾环境能源科技集团股份有限公司，北京102200；2．华北电力大学(北京)，北京102206)摘要为提高长焰煤热解转化率，研究其热解过程和机理，采用格金干馏设备、固定床和间歇蒸气流化床3种不同热解装置，分别进行长焰煤的低温热解实验。研究结果表明，格金干馏实验中液体产率较高；在固定床低温热解装置中，

2、煤颗粒达到完全热解需要的时间长，热解气体产物中氢气的产率高；在间歇蒸气流化床中，煤颗粒的热解反应速度快，但受热解过程中流化气吹损的影响，半焦产率低；热解气体的组成和分布也随热解气氛而改变，在水蒸气气氛条件下，水蒸气可能参与大分子烃类物质的部分反应，热解气体中cH4和C：以上小分子烃类物质C口lH总含量降低，C0和C0含量增高。关键词长焰煤，热解，格金干馏，固定床，蒸气流化床文章编号：1005—9598(2013)一02—0012—04中图分类号：TQ530．2文献标识码：A谱联用实验为基础，分别使用格金标准热解仪器

3、、固引言定床低温热解装置和间歇蒸气流化床热解装置进行了长焰煤的热解实验研究，探讨了不同热解方式、条煤的热分解过程不仅受煤自身性质(煤化程度、件对长焰煤热解产物组成、产率和性质的影响。颗粒大小、孔隙结构等)的影响，也受外在热解条件(加热速率、热解终止温度、热解气氛和热解压力等)的1实验影响[1]。研究不同热解条件对热解产物焦油、煤气产率和组成及半焦性质的影响，分析煤的热解过程和机理，1．1煤样和煤质分析有助于加深对煤结构和组成的了解，提高热解转化率，本实验采用长焰煤作热解原料煤，并对取样进行为煤的高效洁净综合利用提供

4、理论和技术指导[2]。工业分析、元素分析和热值测定，为后续长焰煤的热本研究以长焰煤为热解研究对象，以热重与质解实验研究提供基础物性数据，煤质分析结果见表1。1．2热重一质谱联用实验条件下热解实验的开展提供热解参数选择范围的参用Q600型SDT同步热分析仪监测长焰煤的热失考数据。重过程，用Ms质谱分析仪在线连续检测热分解过程在热解过程中，将析出气体产物的出口与质谱仪中析出产物的种类、数量随时间的变化趋势。热重一的毛细管相连，用Ms质谱分析仪可获得析出气体的质谱联用实验的目的是为后续长焰煤不同热解方式、质谱图。质谱仪轰

5、击气体分子的电子束能量为70eV，收稿日期：2012—12—19作者简介：李爱蓉(1979一)，女，四川成都，助理研究员，博士后，2002年本科毕业于四川大学，主要从事低变质煤高效洁净转化综合利用的研究，E-mail：lijuair0n163．com。2013年4月李爱蓉等：不同热解方式下长焰煤的热解特性研究比较13可检测出质核比(m／e)介于1到200间的物质，质谱少量cH和N。等)过程，水是该温度范围的主要产物，分析结果如图1所示(图1中纵坐标为以10为底的对应脱水温度为109℃，失重率为3．06％。随着热解对

6、数坐标，每条曲线代表不同质核比)。温度的继续升高(>300℃)，质核比介于2～5O之间的物质开始生成，质核比为16(CH)、26(C。H)、42(C)和44(cO)的气体大量逸出，挥发分逐渐析出，一次热解开始，300℃为挥发分的初析温度点。在300℃～≤700℃，DTG曲线有一明显的失重峰，高分子量的有机慧物开始断键，烷、烯、炔烃类有机物质开始生成，如：咖1C1-C的烯烃和烷烃类，失重率为42．11％。在升温后约5min，挥发分最大释放速度出现，其对应的热解温度为485℃。当热解温度高于600℃时，DTG曲线有一小

7、峰出现，这可能是长焰煤灰分中结晶水的逸出或矿物质(如：石灰石等)的热分解所致。当热解温度高于700℃，DTG曲线上出现另外一小峰，可能是长时I司／min焰煤的二次裂解引起的，生成物主要是H2CO和c0，图1析出气体质谱分析曲线等小分子气体，失重率为0．61％。经计算知，最终得到称量5mg平均粒径为0．074mm的长焰煤，放于的剩余热解固体产物半焦的质量为原煤质量的陶瓷样品盘内，以100℃／min的升温速率，将热天平54．22％(100％一3．06％一42．11％一0．61％=54．22％)。从25℃的室温升至800

8、℃，并在800℃维持30min。1．3格金干馏实验用氮气作保护气，流量为100mL／min。按国标GB／T1341—2o07进行长焰煤的格金干馏图2为长焰煤的热失重曲线，其中TG表示热解实验l3]。每次称量20．0g、平均粒径为0．074mm的空过程中长焰煤质量随时间或温度的变化曲线，DTG表气干燥基长焰煤进行实验，同一热解条件进行3次平示质量变化速率随时间