传热特性对褐煤热解过程的影响研究.pdf

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1、煤炭加工与综合利用COALPROCESSING＆COMPREHENSIVEUTILIZATIONNo．2，2015传热特性对褐煤热解过程的影响研究王书慧2，王其成，吴道洪，姬忠礼2(1．北京神雾环境能源科技集团股份有限公司，北京102200；2．中国石油大学(北京)机械与储运工程学院，北京102249)摘要：利用氮气作为对流气体，在温度为450℃、气体流量为0~10L／min的条件下，对褐煤的热解过程进行了实验研究；在一维拟均相模型上，利用热解数据对煤的导热系数进行了计算；结果表明，5～10L／

2、min的气体流量可在一定程度上促进热解炉内的传热，增加煤的导热系数；气体温度一定，且小于热解终温时，增大气体流量450～500℃时的热解时间会增加。关键词：褐煤；气体流量；温度；热解中图分类号：TQ523．2文献标识码：A文章编号：1005．8397(2015)02—0064-04煤热解技术已经有上百年的研究历史。目前拟均相的假设在多数情况下能够较准确地模工业化的装置最大的弊端是单炉产量低，无法拟热解炉的传热过程】。对于褐煤热解一维拟均满足当前市场追求规模化效益的要求。虽然国内相传热问题，若忽略

3、反应过程中产生的热量，则学者对褐煤热解进行了大量研究，但是大部分研物料不同位置随时间的变化可由式(1)表示[13-22]。究内容集中在热解条件对热解过程的影响上[14】。-OT。a一，．杀一(Ir—a—r)JI，根据传递理论[5】，增加热解炉内的气体流速会明(0J，)=To，显提高反应过程中的传热和传质效率，进而提高单炉产量。然而，相关研究主要以生物质物料-~r=o=0,T(t，)。(1)为主[6-11],很少有文献在褐煤热解方面有此类报式(1)中，为温度(K)，t为时间(s)，，．道。为径向距

4、离(m)，R为半径(m)，To为物料初本文以国内储量丰富的褐煤为研究对象，对始温度(K)，为反应炉壁温度(K)，为热扩流气体采用氮气，在气体温度为450℃、流量为散系数(rn2／s)，热扩散系数可由式(2)表示：0～10L／min的条件下考察褐煤的热解特性。从一=(2)维拟均相模型入手，研究传热特性对褐煤热解产P‘Cp物分布及热解时间的影响，从而得到通过控制热其中，Cp为物料的比热容(J·)，P为物料解反应器内的流动及传热传质规律来调控热解时的密度(kg／m3)。间及产物的方法。通过式(1)可知

5、，在一定的边界条件下，1实验部分一旦热扩散系数a确定，则温度随，．和t的分布固定。通过测定物料不同位置的温度随时间的变1．1导热系数计算收稿日期：2014．11．26DOI：10．16200~．cnki．11-2627／td201502014作者简介：王书慧(199O一)，女，蒙古族，内蒙古赤峰人，中国石油大学(北京)机械与储运工程学院动力工程专业2012级在读硕士研究生，北京神雾环境能源科技集团股份有限公司实习生。引用格式：王书慧，王其成，吴道洪，等．传热特I生对褐煤热解过程的影响研究【J】．

6、煤炭加工与综合利用，2015(2)：64—67．2015年第2期王书慧，等：传热特性对褐煤热解过程的影响研究65化即可以通过回归的方法得到热扩散系数。如实验结果说明，小于5L／min的气体流量对于热已知煤的密度和比热容，即可利用式(2)获得解炉内的传热影响非常小；而较大的气体流量，物料的导热系数，进而预测不同条件下物料的如5～10L／min，可在一定程度上促进热解炉内的温度变化。传热，增加煤的有效导热系数。1．2实验装置及流程热解实验系统如图1所示。系统主要由预热系统、反应系统、油水冷凝系统、煤

7、气测量系吕统、以及储存系统和仪表控制系统等组成。其中，薹安装在反应系统径向位置的多点热电偶可用于测＼垛定热解炉的径向温度分布。霰Ⅲ图2气体流量对导热系数的影响2．2气体流量对热解时间的影响OO如O勰OOOO加OOOMOOm0O实验将物料温度由室温(I)上升至500℃的热解时间f0分为两部分，t，和。t，代表物料氮气由室温升至450℃时的热解时间，代表物料温度由450℃升至500℃时的热解时间。上述热解1一湿式流量计；2一转子流量计；3一预热器：4·热解炉；5-时间随气体流量的变化规律如图3所示。

8、和多点热电偶；6．冷凝器均随着气体流量的增大呈上升的趋势。气体流量图1实验系统示意虽然对t也有一定的影响，但相较于和，其热解实验时，先将褐煤原料破碎、筛分成粒影响可忽略。度为25～35mm。然后，将2000g的样品装入热解炉内，设置热解的升温速率为0．3s，热解终温500℃。对流气体氮气通过预热系统进行加热，当氮气温度达到450℃后，再通入到热解炉内，对流气体的流量分别是0、0．5、1、1．5、5、7．5、譬琏10L／min。实验的热解时间、消耗电量分别记录在实验装置的中控系统，气体产量由湿式流