低变质粉煤热解过程研究

2011年第5期广东化工第38卷总第217期www.gdchem.com低变质粉煤热解过程研究马冬妮',宋永辉',李亮,康娟',惠剑2(1.西安建筑科技大学治金工程学院陕西省冶金工程技术研究中心,陕西西安7100552.神木煤化工有限责任公西榆林713000摘要]在管式电炉上研究了碱房沟、王家沟、孙家岔煤热解过程中温度变化对其热解产物收率和性能的影响。研究结果表明,管式炉电加热25min温度达到500℃左右,热解气体大量析出,且随温度的升高,煤样失重率、煤气收率呈递增趋势,焦油收半基本不变;加热终温为800℃时,除O外三种煤热解气体成分变化趋势基本一致,这和煤样的组织结构有关。键词热解;温度;收率;低变质粉煤中图分类号TQ文献标识码]A文章编号]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煤的热解是当前煤炭加工的最主要工艺之一,煤热解过程析出规律基础理论及工艺的研究是媒炭气化焦化及燃烧应用的基础1实验部分国内外诸者对此进行了大量的的研究。目前陕北低变11实验原料质煤资源主要采用内热式直立炉生产工艺,其原料主要为实验所用的煤样为陕丙神木县的长焰煤,分别为王家沟%,70%左右的粉煤不能被有效利用。因此,如何更好的利用WJG,碱房沟(G、孙家岔(SIC)煤,原煤经自然干燥后进这一部分资源是未来产业发展中的一个关键问题文章研究了榆林地区3种煤在管式电炉上程序升温热解12实验装置结合不同终温的热解升温曲线,探讨了温度对JG煤热解过实验在SK26-12型的管式电炉上进行,装置连接如图1程的影响,并在终温800℃的条件下研究了三种煤的热解煤气所1-管式电炉;2-K-型热电偶;3石英管;4锥形瓶;5-冷凝循环泵;6-U型管;7-煤气分析仪;8-温控仪图1实验装置连接示意Fig 1 Schematic diagram of experimental setup13实验程序及方法准确称量50g原料煤放入容积为100mL的石英管中并密从图2中可以看出:当其他实验条件不变,随着加热终温封,置于管式电炉的炉体中,开启电炉加热,随着热解过程的的升高,JFG煤的温度均逐渐升高,开始升温速率较快,到进行,在一定时间间隔读取温度数据,并利用煤气分析仪(武定时间后升温速率很小,不再发生明显的变化。升温曲线分为汉四方科技的 Gasboard-3100P型便携式六组份煤气分析仪)测2个阶段。第一阶段为斜率较大的上升直线,因为热解过程煤定煤气成分,反应结束后称取锥形瓶和U型管的质量,根据中大量挥发份的逸出将带走部分热量。第二阶段为近似水半的差量法计算焦油、兰炭煤气收率并采用化学分析法对固体产持平斜率很小,此时煤料温度已经很高,大部分挥发分已品进行元素分析和工业分析中国煤化工2结果与讨论2.1终温对低变质煤热解升温的影响CNMHG炭收率逐渐降低,煤气对JFG煤在不同加热终温600℃,700℃,800℃时的温收兩出叹竿艾H。血度越高,原煤屮挥发份析出的越彻底,因此固体产品收率相对降低;另外高温下,挥收稿日期]201-03-18基金项目]榆林市科技计划項目、国家“大学生创新性实验计划”项目(91070328)作者简介]马冬妮(1989),女,陕西西安人,本科,主要研究方向为低变质煤热解广东化工2011年第5期www.gdchem.com第38卷总第217期发份的二次热解作用较强,导致了气体产品的增加。焦油的析23终温对热解产品组成的影响出主要开始在450℃左右,到600℃基本就析出结束,因此焦231兰炭油收率的变化不大。兰炭产率占原煤70%左右,是主要的热解产品。随热解终温的增加,兰炭的挥发份显著降低,从→60℃到800℃的378%,这说明600-800℃有大量的挥发份析出70℃固定碳含量也有所增加,能达到70%以上;而硫、氮含量则80℃232煤气JFG煤热解过程中H2、CH4、CO含随热解温度的升高增加,其屮H2变化最为明显,800℃时这三种成分总和到达6397%;CO2和烃类气体产物含量较少且随热解温度的升次热解,CO2可能会与C发生氧化还原反应生成CO,导致CO2的降低和CO的升高203040506024煤种对热解气体析出的影响分别取JFG、wJG、SJC煤各500g,热解终温为800℃,图2终温下JFG煤的升温变化曲线热解过程即时测定煤气成分变化,结果如图3所示Fig2 Heating of JFG coal with different terminate temperatures80图3不同煤样热解过程气体成分Fig 3 Gas content in pyrolysis process of different coals由图3可以看出,三种煤在热解l5min前后(约400℃)C0而焦油收率则变化不大。同时,兰炭的挥发份显著降低;固定开始大量析出,随着热解温度的增加,SC煤在30min(约700碳含量也有所增加,能达到70%以上;而硫、氮含杖则很低;),wJG煤在40min(约800℃),JFG煤在45min约800℃)煤气中的H2、CH4、CO含量随热解温度的升高而增加,其中时热解气中CO含量出现最大值H2变化最为明显。除CO以外,各煤种热解煤气的逸出规律基三种煤在热解刚开始就有CO2逸出,这可能是原料所吸本一致。从25min(600℃)开始氢气大呈生成,随着温度的升附的气体被释放的结果,随着热解温度的升高CO2的量也增高三种煤的氢气生成量也逐渐增加,三种煤的H2逸出峰几乎加,主要逸出区间为2040min(500-800℃)范围,且JFG、SJC、同时在40min(790℃)时出现;三种煤的CH4在20-40min范围WJG的最大析出峰分别出现在23min(526℃)、2lmin(521℃)内生成碌最大;烃类气体则主要集中在20-35min之间,之后和24min(595℃)。40min之后JG和WJG的趋势基本一致,几乎没有烃类气体产生。CO和CO2的相对逸出量与煤中氧含SJC的析出量基本为0。量密切相关,同时CO2的最大逸出峰集中在25min左右,而三H2在25min约600℃)之前缓慢析出,从600℃开始大量种煤的CO逸出峰出现的时间有较大的差异。生成,三种煤的H2最高逸出峰几乎同时在40min(约800℃)时出现,SJC煤的热解气中H2含量最高可达到80而JF参考文献年和C与6每友以0以的反化綾氮。王那,交苏,步朋,等.煤热解特性研究[门,煤炭转化,2005,28(1)℃以后,H2主要是热解后期缩聚反应生成的,环数较小的芳2 PEter R Solomon, Michael A Serio,EicM. Suuberg. Coal pyrolysis环变成环数更大的芳环,其结果是伴随着H2的释放Experiments, kinetic rates and mechanisms[J]. Progress in Energy and烃类气体的逸出曲线基本相同。三种煤在15min(约400 Combustion Science,1992,18(2):133-22℃)时都开始大量析出烃类气体,在25min(约600℃)附近达3]YJL, John A lucas, Terry F Wall. Formation of the structure of chars到最大值,随后开始下降,在35min(约700℃)附近达到最小 during devolatilization of pulverized coal and its thermoproperties:A值后不再发生变化,此时甲烷含量要比其他烃类气体的高。review[J]. Progress in Energy and Combustion Science, 2007, 33: 135-170结论随热解温度的增加,总失重在增加,煤气收率也随着增加(本文文献格式:马冬妮,宋永辉,李亮,等.低变质粉煤热解过程研究J].广东化工,2011,38(5):79-80)(上接第112页1-37「η刘浩,林群球,卢红。聚乙烯抗静电性能影响因素的试验研究[门,煤碳科技,2001,(2):12-13,32(本文文献格式:王海平,朱新生.抗静电剂对软包装薄膜应8刘慧杰,非离子型复合抗静电剂在案丙烯薄膜中的应用门,当代化工,用性能的影响J广东化工,2011,38(5):111-112)中国煤化工《广东化工》欢迎投稿欢迎CNMHG在线投稿网址:www.gdchem.com,Email:gdcic20glb63.com