低變質(zhì)粉煤熱解過(guò)程研究

2011年第5期廣東化工第38卷總第217期www.gdchem.com低變質(zhì)粉煤熱解過(guò)程研究馬冬妮',宋永輝',李亮,康娟',惠劍2(1.西安建筑科技大學(xué)治金工程學(xué)院陜西省冶金工程技術(shù)研究中心,陜西西安7100552.神木煤化工有限責任公西榆林713000摘要]在管式電爐上研究了堿房溝、王家溝、孫家岔煤熱解過(guò)程中溫度變化對其熱解產(chǎn)物收率和性能的影響。研究結果表明,管式爐電加熱25min溫度達到500℃左右,熱解氣體大量析出,且隨溫度的升高,煤樣失重率、煤氣收率呈遞增趨勢,焦油收半基本不變;加熱終溫為800℃時(shí),除O外三種煤熱解氣體成分變化趨勢基本一致,這和煤樣的組織結構有關(guān)。鍵詞熱解;溫度;收率;低變質(zhì)粉煤中圖分類(lèi)號TQ文獻標識碼]A文章編號]1007-1865(201105079-02The study of pyrolysis process of low rank pulverized coalMa Dongni, Song Yonghui, Li Liang, Kang Juan, Hui Jian(1. School of Metallurgical Engineering, Xi' an University of Architecture and Teechnology, ShaanxiMetallurgical Engineering Technology Research Center, Xi'an 710055: 2. Shenmu Province SanjiangCoal Chemical Industry Limited Liability Company, Yulin 713000, China)Abstract: The study is about how the changes of temperature affected the yield and characteristic of pyrolysis product of the Jianfanggou coal, wangjiagou coalreached 800 C. Except CO, the trend of changes of the component of other three pyrolysis gas was consisted which affected by the structure or e ony oand Sunjiacha coal on tube furnace. The results showed that after 25 min heating process the temperature reached 500 C, amount of pyrolysis gas was released. Theweight loss and gas yield increased gradually with accumulation of temperature and the tar yield remained stable basically. The terminate temperature of pyrolysisKeywords: pyrolysis; yield; terminate temperature; low rank pulverized coal煤的熱解是當前煤炭加工的最主要工藝之一,煤熱解過(guò)程析出規律基礎理論及工藝的研究是媒炭氣化焦化及燃燒應用的基礎1實(shí)驗部分國內外諸者對此進(jìn)行了大量的的研究。目前陜北低變11實(shí)驗原料質(zhì)煤資源主要采用內熱式直立爐生產(chǎn)工藝,其原料主要為實(shí)驗所用的煤樣為陜丙神木縣的長(cháng)焰煤,分別為王家溝%,70%左右的粉煤不能被有效利用。因此,如何更好的利用WJG,堿房溝(G、孫家岔(SIC)煤,原煤經(jīng)自然干燥后進(jìn)這一部分資源是未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題文章研究了榆林地區3種煤在管式電爐上程序升溫熱解12實(shí)驗裝置結合不同終溫的熱解升溫曲線(xiàn),探討了溫度對JG煤熱解過(guò)實(shí)驗在SK26-12型的管式電爐上進(jìn)行,裝置連接如圖1程的影響,并在終溫800℃的條件下研究了三種煤的熱解煤氣所1-管式電爐;2-K-型熱電偶;3石英管;4錐形瓶;5-冷凝循環(huán)泵;6-U型管;7-煤氣分析儀;8-溫控儀圖1實(shí)驗裝置連接示意Fig 1 Schematic diagram of experimental setup13實(shí)驗程序及方法準確稱(chēng)量50g原料煤放入容積為100mL的石英管中并密從圖2中可以看出:當其他實(shí)驗條件不變,隨著(zhù)加熱終溫封,置于管式電爐的爐體中,開(kāi)啟電爐加熱,隨著(zhù)熱解過(guò)程的的升高,JFG煤的溫度均逐漸升高,開(kāi)始升溫速率較快,到進(jìn)行,在一定時(shí)間間隔讀取溫度數據,并利用煤氣分析儀(武定時(shí)間后升溫速率很小,不再發(fā)生明顯的變化。升溫曲線(xiàn)分為漢四方科技的 Gasboard-3100P型便攜式六組份煤氣分析儀)測2個(gè)階段。第一階段為斜率較大的上升直線(xiàn),因為熱解過(guò)程煤定煤氣成分,反應結束后稱(chēng)取錐形瓶和U型管的質(zhì)量,根據中大量揮發(fā)份的逸出將帶走部分熱量。第二階段為近似水半的差量法計算焦油、蘭炭煤氣收率并采用化學(xué)分析法對固體產(chǎn)持平斜率很小,此時(shí)煤料溫度已經(jīng)很高,大部分揮發(fā)分已品進(jìn)行元素分析和工業(yè)分析中國煤化工2結果與討論2.1終溫對低變質(zhì)煤熱解升溫的影響CNMHG炭收率逐漸降低,煤氣對JFG煤在不同加熱終溫600℃,700℃,800℃時(shí)的溫收兩出嘆竿艾H。血度越高,原煤屮揮發(fā)份析出的越徹底,因此固體產(chǎn)品收率相對降低;另外高溫下,揮收稿日期]201-03-18基金項目]榆林市科技計劃項目、國家“大學(xué)生創(chuàng )新性實(shí)驗計劃”項目(91070328)作者簡(jiǎn)介]馬冬妮(1989),女,陜西西安人,本科,主要研究方向為低變質(zhì)煤熱解廣東化工2011年第5期www.gdchem.com第38卷總第217期發(fā)份的二次熱解作用較強,導致了氣體產(chǎn)品的增加。焦油的析23終溫對熱解產(chǎn)品組成的影響出主要開(kāi)始在450℃左右,到600℃基本就析出結束,因此焦231蘭炭油收率的變化不大。蘭炭產(chǎn)率占原煤70%左右,是主要的熱解產(chǎn)品。隨熱解終溫的增加,蘭炭的揮發(fā)份顯著(zhù)降低,從→60℃到800℃的378%,這說(shuō)明600-800℃有大量的揮發(fā)份析出70℃固定碳含量也有所增加,能達到70%以上;而硫、氮含量則80℃232煤氣JFG煤熱解過(guò)程中H2、CH4、CO含隨熱解溫度的升高增加,其屮H2變化最為明顯,800℃時(shí)這三種成分總和到達6397%;CO2和烴類(lèi)氣體產(chǎn)物含量較少且隨熱解溫度的升次熱解,CO2可能會(huì )與C發(fā)生氧化還原反應生成CO,導致CO2的降低和CO的升高203040506024煤種對熱解氣體析出的影響分別取JFG、wJG、SJC煤各500g,熱解終溫為800℃,圖2終溫下JFG煤的升溫變化曲線(xiàn)熱解過(guò)程即時(shí)測定煤氣成分變化,結果如圖3所示Fig2 Heating of JFG coal with different terminate temperatures80圖3不同煤樣熱解過(guò)程氣體成分Fig 3 Gas content in pyrolysis process of different coals由圖3可以看出,三種煤在熱解l5min前后(約400℃)C0而焦油收率則變化不大。同時(shí),蘭炭的揮發(fā)份顯著(zhù)降低;固定開(kāi)始大量析出,隨著(zhù)熱解溫度的增加,SC煤在30min(約700碳含量也有所增加,能達到70%以上;而硫、氮含杖則很低;),wJG煤在40min(約800℃),JFG煤在45min約800℃)煤氣中的H2、CH4、CO含量隨熱解溫度的升高而增加,其中時(shí)熱解氣中CO含量出現最大值H2變化最為明顯。除CO以外,各煤種熱解煤氣的逸出規律基三種煤在熱解剛開(kāi)始就有CO2逸出,這可能是原料所吸本一致。從25min(600℃)開(kāi)始氫氣大呈生成,隨著(zhù)溫度的升附的氣體被釋放的結果,隨著(zhù)熱解溫度的升高CO2的量也增高三種煤的氫氣生成量也逐漸增加,三種煤的H2逸出峰幾乎加,主要逸出區間為2040min(500-800℃)范圍,且JFG、SJC、同時(shí)在40min(790℃)時(shí)出現;三種煤的CH4在20-40min范圍WJG的最大析出峰分別出現在23min(526℃)、2lmin(521℃)內生成碌最大;烴類(lèi)氣體則主要集中在20-35min之間,之后和24min(595℃)。40min之后JG和WJG的趨勢基本一致,幾乎沒(méi)有烴類(lèi)氣體產(chǎn)生。CO和CO2的相對逸出量與煤中氧含SJC的析出量基本為0。量密切相關(guān),同時(shí)CO2的最大逸出峰集中在25min左右,而三H2在25min約600℃)之前緩慢析出,從600℃開(kāi)始大量種煤的CO逸出峰出現的時(shí)間有較大的差異。生成,三種煤的H2最高逸出峰幾乎同時(shí)在40min(約800℃)時(shí)出現,SJC煤的熱解氣中H2含量最高可達到80而JF參考文獻年和C與6每友以0以的反化綾氮。王那,交蘇,步朋,等.煤熱解特性研究[門(mén),煤炭轉化,2005,28(1)℃以后,H2主要是熱解后期縮聚反應生成的,環(huán)數較小的芳2 PEter R Solomon, Michael A Serio,EicM. Suuberg. Coal pyrolysis環(huán)變成環(huán)數更大的芳環(huán),其結果是伴隨著(zhù)H2的釋放Experiments, kinetic rates and mechanisms[J]. Progress in Energy and烴類(lèi)氣體的逸出曲線(xiàn)基本相同。三種煤在15min(約400 Combustion Science,1992,18(2):133-22℃)時(shí)都開(kāi)始大量析出烴類(lèi)氣體,在25min(約600℃)附近達3]YJL, John A lucas, Terry F Wall. Formation of the structure of chars到最大值,隨后開(kāi)始下降,在35min(約700℃)附近達到最小 during devolatilization of pulverized coal and its thermoproperties:A值后不再發(fā)生變化,此時(shí)甲烷含量要比其他烴類(lèi)氣體的高。review[J]. Progress in Energy and Combustion Science, 2007, 33: 135-170結論隨熱解溫度的增加,總失重在增加,煤氣收率也隨著(zhù)增加(本文文獻格式:馬冬妮,宋永輝,李亮,等.低變質(zhì)粉煤熱解過(guò)程研究J].廣東化工,2011,38(5):79-80)(上接第112頁(yè)1-37「η劉浩,林群球,盧紅。聚乙烯抗靜電性能影響因素的試驗研究[門(mén),煤碳科技,2001,(2):12-13,32(本文文獻格式:王海平,朱新生.抗靜電劑對軟包裝薄膜應8劉慧杰,非離子型復合抗靜電劑在案丙烯薄膜中的應用門(mén),當代化工,用性能的影響J廣東化工,2011,38(5):111-112)中國煤化工《廣東化工》歡迎投稿歡迎CNMHG在線(xiàn)投稿網(wǎng)址:www.gdchem.com,Email:gdcic20glb63.com