固定床内煤热解过程中颗粒特性研究

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1、固定床内煤热解过程中颗粒特性研究　　摘要：本文在自建的小型固定床上研究了煤在固定床内热解的颗粒特性，考察了诸多因素（温度、热解时间以及粒径大小）对煤颗粒破碎特性的影响。关键词：固定床煤的热解颗粒特性一、引言长期以来，由于我国煤炭的综合利用技术落后，煤炭的利用率低下，致使烟尘、二氧化硫等污染物大量排放到环境中，导致大气中PM2.5等悬浮颗粒物浓度逐年上升。所以，合理、高效、节约地开发和利用煤炭资源成为我国发展清洁能源的重要出路。煤炭无论是进行燃烧，还是气化、液化、干馏，煤的热解都是这些过程的初始和伴随反应，因此热解是煤热加工过程的最基础过程。热解是大多数煤转化过

2、程首要及重要的步骤，它主要受温度，压力，升温速度，煤颗粒尺寸，煤级和反应环境影响。二、煤热解研究对煤炭利用的意义煤的热加工是当前煤炭加工中最重要的工艺，热解是许多煤转化过程的前驱步骤，对后面的转化步骤有重要影响。煤的热解与煤的热加工技术关系极为密切，取得的研究成果对煤的热加工转化过程有直接的指导作用。9另外，煤的热解还是气化、液化等转化过程的重要步骤。为石油化工、电力等领域新技术的产生、研究和发展，提供理论依据。随着人们对煤热解应用技术研究的深入和燃烧技术的发展，为煤的高效、经济、清洁利用提供了新的途径。三、本文研究的内容本文研究的主要任务是设计和搭建小型固定

3、床实验台以及研究固定床内煤热解过程中的颗粒特性。其具体研究内容如下：1.设计并搭建用于研究固定床内煤热解过程中的颗粒特性分析的装置；2.调试和改进、完善试验台，并在试验台上进行各组煤的热解实验，重点考察不同的床温，燃料的粒径，初始粒径对热解破碎的影响；3.针对所选煤种进行煤的结构和热解反应规律的研究，掌握煤热解气化过程中的热解破碎机理；4.熟悉固定床气化炉的工作特性；5.根据实验数据得出破碎的规律，为实际煤气化炉的优化提供依据。四、固定床反应器简述9固定床反应器又称填充床反应器，定义为：凡是流体通过固定不动的固体颗粒构成的床层进行反应的装置都称作固定床反应器。

4、又称填充床反应器，装填有固体催化剂或固体反应物用以实现多相反应过程的一种反应器。床层静止不动，流体通过床层进行反应。它与流化床反应器及移动床反应器的区别在于固体颗粒处于静止状态。五、煤热解破碎实验用筛分法对霍林河褐煤进行分选，得到不同粒径的煤颗粒。在搭建的小型固定床上进行热解破碎试验。通过对几组煤在热解过程中破碎特性的研究，考查了煤颗粒粒径、炉床温度、停留时间对破碎的影响。实验装置为一小型固定床试验台，该试验台配备的载气为氮气，在床层内安装K型铠装热电偶，用于监测炉内温度，恒温加热仪为××型恒温仪，样品粒径分布特性通过不同规格的筛子进行筛分得到。1.煤颗粒破碎

5、特性的实验步骤试验分三组进行，测试煤颗粒在不同升温速率和不同颗粒尺寸下的热破碎情况。粒径为0.5mm～1mm，1mm～2mm和2mm～3mm的煤颗粒；热天平的升温速率分别为50K/min，100K/min和1509K/min。在实验过程中采用0.28mm到0.4mm石英砂砂作床料，加入定量的煤颗粒。通过石英玻璃管的外套电加器保证实验过程中的温度，燃烧气体成分通过出口管通出。热解过程中的煤颗粒以及热解完全的煤颗粒通过冷却后测定其粒度分布。热解后的破碎颗粒留在石英板上，最后对破碎的煤颗粒进行筛分称重。开始时先通入氮气，以置换出反应器中的空气也用来保护炉内的惰性反应

6、气氛，同时及时将煤热解产生的挥发性产物带离样品，从而减少由于二次反应对试样瞬时重量带来的影响。当达到预定的实验温度时，将一定粒度的实验煤样从反应管顶部一次加人到固定床中，并迅速拧紧顶盖法兰，此时实验煤样将以固定床状态经历氮气气氛下的热解、气化及燃烧等反应，获得不同气氛下多因素对煤热解颗粒特性变化的影响。2.煤热解的不同影响因素在实验过程中，对各种不同的煤在实验台架上进行了实验，观察其在热解后的单位长度范围内的质量变化分布。2.1炉床温度床温分别450℃，520℃，600℃下的热解2.2停留时间分别在床内停留10min，20min后取出煤样观察2.3煤颗粒粒径3

7、种不同的煤颗粒径（分别为：0.5～1mm、2～3mm与3～4mm）在实验台上进行了实验3.实验数据图由于用和龙烟煤做实验时结渣造成固定床管严重堵塞，所以其筛分特性无法得到，以下图形均是霍林河煤的筛分特性图。煤质分析见表5-1共分7组工况，以进行对比：93.1粒径为3～4mm炉内停留时间为20min终温600℃3.21～2mm20min520℃3.31～2mm10min520℃3.40.5～1mm20min520℃3.51～2mm20min600℃3.63～4mm20min520℃3.71～2mm20min450℃在筛分破碎后煤粉时，有一定量的煤粉无法筛分出来，

8、但是事先对这个结果做了最大限度的降低，