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.79.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'(1.西安建筑科技大學(xué)冶金工程學(xué)院陜西省冶金工程技術(shù)研究中心，陜西西安710055;2.神木縣三江煤化工有限責任公司，陜西榆林713000)摘要]在管式電爐上:研究了賊房溝、 王家溝、孫家防煤熱解過(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25 min溫度達到500 C左右，熱解氣體大量析出，月隨溫度的開(kāi)高，煤樣失重率、煤氣收事呈遞增趨勢，焦油收率基本不變;加熱終湖為800C時(shí)，除Co外三種煤熱解氣體成分變化趨勢基本-致，這和煤樣的組織結構有關(guān)。[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1075851201010079-02The Study of Pyrolysis Process of Low Rank Pulverized CoalMa Dongni , Song Yonghui', Li Liang', Kang Juan', Hui Jian2_(1. School of Metallurgical Engineering, Xi' an University of Architecture and Technology, ShaanxiMetallurgical Engineering Technology Research Center, xi an 710055; 2. Shenmu Provvince Sanjiang，Coal Chemical Industry Limited Liabilty Company,Yulin713000, China)Abstract: The study is about how the changes of temperature afected the yield and charcteritic of pyrolysis product of the Jianfanggou coal, Wanjiagou coaland Sunjiacha coal on tube furmace. The results showed that afer 25 min heating process the temperaure reached 500 C, amount of pyrolysis gas was released. Theweight loss and gas yield increased gradually with accumulation of temperature and the ar yield remained stable basially. The terminate temperature of pyrolysisreached 800 C. Except Co, the trend of changes of the component of other three pyrolysis gas was consisted which afected by the structure of the 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煤炭氣化、焦化及燃燒應用的基礎1實(shí)驗部分，國內外諸多學(xué)者對此進(jìn)行了大量的的研究。目前陜北低變1.1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)驗所用的煤樣為陜西神木縣的長(cháng)焰煤，分別為王家溝20-80mm的塊煤,實(shí)際煤曠生產(chǎn)中,這樣的塊煤只有30%~40(WJG)、堿房溝(JFG)、 孫家岔(SJC)煤， 原煤經(jīng)自然干燥后進(jìn)%, 70 %左右的粉煤不能被有效利用。因此，如何更好的利用行破碎、篩分制取粒度為<5 mm的樣品并保存。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，1.2 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JFG煤熱解過(guò)實(shí)驗在 SK2-6-12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 "C的條件下研究了三種煤的熱解煤氣所示。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 setup1.3實(shí)驗程序及方法度變化進(jìn)行測定，實(shí)驗結果如圖2所示。準確稱(chēng)量50 g原料煤放入容積為100 mL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)始升溫速半較快，到一進(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。第二階段為近似水平的差量法計算焦油、蘭炭、煤氣收率并采用化學(xué)分析法對固體產(chǎn)持平線(xiàn)，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。經(jīng)基本析出完畢，因此溫度波動(dòng)很小。2結果與討論2.2終溫對熱解產(chǎn)品收率的影響2.1終溫對低變質(zhì)煤熱解升溫的影響隨著(zhù)熱解終溫的增加，JFG煤的蘭炭收率逐漸降低，煤氣對JFG煤在不同加熱終溫600 C, 700 C, 800 C時(shí)的溫收率逐漸增加，焦油收率變化不大。溫度越高，原煤中揮發(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] 2011-03-18[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)廣東化工2011年第5期.80.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2.3終溫對熱解產(chǎn)品組成的影響出主要開(kāi)始在450 C左右，到600 C基本就析出結束，因此焦2.3.1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600 C的12.22 %降到800 C的3.78 %，這說(shuō)明600-800 C有大最的揮發(fā)份析出;wo[固定碳含量也有所增加，能達到70 %以上;而硫、氮含量則很低。6002.3.2煤氣500JFG煤熱解過(guò)程中H、CH4 Co含朵隨熱解溫度的升高400而增加，其中H2變化最為明顯，800 C時(shí)這三種成分總和到E 300達63.97%;CO2和烴類(lèi)氣體產(chǎn)物含量較少且隨熱解溫度的升高而略有降低,這主要是由于高溫條件下,烴類(lèi)物質(zhì)會(huì )發(fā)生二200次熱解，CO2可能會(huì )與C發(fā)生氧化還原反應生成CO,導致00，2.4煤種對熱解氣體析出的影響20 3040506070分別取JFG、WJG、SIC 煤各50.0g,熱解終溫為800 C,..圖2 不同終溫下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，結果如閣3所示。Fig.2 Heating of JFG coal with dillerent terminate temperatures20-G+SIC。wc:510- W010203040506001020304050600102030405061020304090600102030405060TmetminTmomnTrvnrinTImeinin圖3不同煤樣熱解過(guò)程氣體成分Fig.3 Gas content in pyrolysisi process of dfferent coals由圖3可以看出,三種煤在熱解15min前后(約400C)CO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，SJC煤在30 min(約700碳含量也有所增加，能達到70%以上;而碗、氮含量則很低;C),WJG煤在40min(約800C),JFG煤在45min(約800C)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25 min(600 C)開(kāi)始氫氣大量生成，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20 40 min(500-800 C)范圍，且JFG、SIC、同時(shí)在40 min(790 "C)時(shí)出現;三種煤的CH4在20-40 min范圍WJG的最大析出峰分別出現在23 min(526 C)21 min(521 C)內生成量最大;烴類(lèi)氣體則主要集中在20 -35 min之間，之后和24 min(595 C)。40 min之后JFG和WJG的趨勢基本-致，幾乎沒(méi)有烴類(lèi)氣體產(chǎn)生。CO和CO的相對逸出最與煤中氧含SIC的析出量基本為0。最密切相關(guān)，同時(shí)CO的最大逸出峰集中在25 min左右，而三H2 在25 min(約600 C)之前緩慢析出，從600 C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800C)時(shí)出現，SJC 煤的熱解氣中H2含量最高可達到80%，而JFG參考文獻煤和WJG煤則只有60%。800 C以前，氫化芳香結構脫氫、([1]王鵬，文芳，步學(xué)朋，等.煤熱解特性研究[U].煤炭轉化，2005, 28(1):煤中C與H2O的反應以及co與HO的反應可生成H2-1,8008-13.C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, Eric M. 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。kinetic rateand mechanisms[]. Progress in Energy and格米體的逸出曲線(xiàn)基本相同。三種煤在15 min(約400Combustion Science, 1992， 18(2): 13-220.C)時(shí)都開(kāi)始大量析出烴類(lèi)氣體，在25 min(約600 C)附近達[3]YuJL, John A Lucas, Terry F Wall. Formation of the structure of chars到最大值，隨后開(kāi)始下降，在35 min(約700 C )附近達到最小during devoltilization 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: 135-170.3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))2006，35(6): 371-374.[7]劉浩，林群球，盧紅.聚乙烯抗靜電性能影響因素的試驗研究[].煤暌(本文文獻格式:王海平，朱新生.抗靜電劑對軟包裝薄膜應科技，2001, (2): 12-13, 32.[8]劉慧杰，非離子型復合抗靜電劑在聚丙烯薄膜中的應用I].當代化工，用性能的影響[J].廣東化工，2011, 38(5): 111-112)《廣東化工》歡迎投稿 歡迎訂閱歡迎刊登廣告在線(xiàn)投稿網(wǎng)址: www.gdchem.com, Email:gdcic200@163.com