云南褐煤固体热载体法热解及其半焦燃烧特性的研究

论文摘要

我国褐煤资源丰富,褐煤的有效洁净利用意义重大。褐煤的低温热解比气化和液化工艺简单,加工条件温和,建设投资少,生产成本低,产品还可进一步加工利用。本文以云南昭通褐煤和曲靖褐煤为原料,在大工固体热载体法热解实验装置上进行热解实验。结果表明：（1）昭通褐煤最佳热解反应温度为510℃（此温度下低温煤焦油产率最高）左右,干基油产率8.88%,油收率为83.0%。曲靖褐煤最佳热解反应温度也为510℃左右,干基油产率为7.17%,油收率为84.35%。（2）昭通褐煤热解半焦发热量比褐煤的发热量约高一倍,但由于灰分含量（54%-57%）,应用受到限制,一般只能做燃料。曲靖褐煤热解半焦灰分含量中等（20%-26%）,固定炭含量较高（63%-68%）,发热量较高,比褐煤的发热量约高70%-90%,不仅可直接作燃料,还可以作气化原料生产合成气制合成油、甲醇、二甲醚等。（3）两种褐煤在最佳热解温度下产生的煤气热值高于城市煤气热值要求（不低于14.7MJ／m3）是转化制氢或合成气比较好的原料。本文还对两种褐煤半焦在升温速率分别为5℃／min、10℃／min、20℃／min、30℃／min和40℃／min,氧气浓度分别为4%、8%、12%、16%和20%,粒径大小分别为小于0.2mm、0.2-0.5mm、0.5-1.0mm、1.0-2.0mm和2.0-3.0mm的条件下进行了热天平燃烧实验,并分析了不同升温速率和不同氧气浓度下两种半焦的燃烧反应的动力学参数。结果表明：（1）升温速率对TG和DTG曲线影响很大。随着升温速率的增大,两种半焦燃烧的TG和DTG曲线都向高温区移动,半焦的着火温度及燃烬温度均呈上升趋势,燃烬温度相对于着火温度上升的速度更快,着火时间滞后,燃烧时间延长,最大失重速率也随升温速率的增大而增大并且移向高温区。随着升温速率的增加,所得半焦燃烧的活化能逐渐减小,指前因子也逐渐减小。（2）氧气浓度对TG和DTG曲线影响也很大。随着氧气浓度的增加,两种半焦的TG和DTG曲线都向低温区移动,煤样的着火温度及燃烬温度均呈下降趋势,燃烬温度相对于着火温度降低的速度更快,着火时间提前,燃烧时间缩短,最大失重速率也随氧气浓度的增大而增大并且移向低温区,半焦的反应活性增强。随着氧气浓度的增加,半焦燃烧的活化能逐渐增大,指前因子也逐渐增大。（3）随粒度变化的TG／DTG曲线规律不明显,粒径不同,半焦的灰分不同,半焦的最终失重率也没有呈现规律性的变化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 我国褐煤资源分布及特点
• 1.2 褐煤利用
• 1.3 褐煤热解
• 1.3.1 热解技术简介
• 1.3.2 热解影响因素
• 1.3.3 国内外热解工艺研究进展
• 1.4 半焦燃烧特性研究
• 1.4.1 热重分析及特征点确立
• 1.4.2 热重分析的影响因素
• 1.4.3 国内外半焦燃烧特性研究进展
• 1.5 本文研究内容
• 2 原料及热解产物基本性质分析
• 2.1 原料分析
• 2.2 热解产物分析
• 2.2.1 油品分析
• 2.2.2 气体分析
• 2.2.3 半焦及焦粉基本性质分析
• 3 云南褐煤固体热载体法热解
• 3.1 实验装置及实验条件
• 3.1.1 实验装置
• 3.1.2 实验条件
• 3.2 实验结果与讨论
• 3.2.1 昭通褐煤热解实验结果
• 3.2.2 曲靖褐煤热解实验结果
• 3.2.3 昭通褐煤、曲靖褐煤固体热载体法热解实验结果比较
• 4 半焦燃烧特性研究
• 4.1 半焦燃烧实验条件及内容
• 4.2 热重实验结果及分析
• 4.2.1 升温速率对半焦燃烧特性影响
• 4.2.2 氧浓度对半焦燃烧特性影响
• 4.2.3 粒径对半焦燃烧特性影响
• 4.3 动力学分析
• 4.3.1 不同升温速率动力学分析
• 4.3.2 不同氧浓度动力学分析
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢