發(fā)布時間：2020-08-07 10:21

【摘要】：以勝利褐煤為研究對象,探究Fe、Ca、Al對勝利褐煤結(jié)構(gòu)熱演變及自燃傾向的影響。首先在不同溫度及惰氣氣氛下熱解制備實驗煤樣,使之發(fā)生結(jié)構(gòu)熱演變,然后通過程序升溫及梯度等溫在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行煤/焦的燃燒性能實驗,利用FT-IR、Raman、XRD等表征方法,確定了煤/焦結(jié)構(gòu)的變化和自燃傾向。添加鐵元素的煤/焦實驗結(jié)果表明:煉焦溫度在室溫至400℃內(nèi),Fe能夠顯著增加勝利褐煤/焦的燃燒性能,這個溫區(qū)內(nèi)鐵對煤樣的結(jié)構(gòu)并無明顯影響;煉焦溫度在400℃-700℃范圍內(nèi),煤中的含氧官能團(tuán)隨著煉焦溫度的升高而逐漸減少,煤焦的主體結(jié)構(gòu)由低聚類結(jié)構(gòu)向高聚類結(jié)構(gòu)演變;煉焦溫度在700℃-900℃范圍內(nèi),煤焦由高聚類結(jié)構(gòu)逐漸向碳微晶結(jié)構(gòu)演變,煤焦的石墨化程度迅速增大,FT-IR顯示700℃時煤中苯環(huán)C=C骨架振動吸收峰明顯減弱,苯環(huán)骨架已經(jīng)大量破碎。Fe不僅能夠增加勝利褐煤低溫焦的自燃傾向而且能夠增加勝利褐煤高溫焦的自燃傾向。添加鈣元素的煤/焦的實驗結(jié)果表明:煉焦溫度在室溫至400℃范圍內(nèi),Ca能夠增加勝利褐煤/焦中高聚類結(jié)構(gòu)的燃燒性能;煉焦溫度在400℃-700℃范圍內(nèi),煤中的低聚類結(jié)構(gòu)逐漸向高聚類結(jié)構(gòu)演變,FT-IR顯示在這一溫區(qū)內(nèi)煤樣紅外波普振動吸收峰的個數(shù)逐漸減少;煉焦溫度在700℃-900℃范圍內(nèi),高聚類結(jié)構(gòu)朝著碳微晶結(jié)構(gòu)演變,但Ca能夠減緩勝利褐煤高溫焦的石墨化進(jìn)程,抑制高聚類結(jié)構(gòu)向碳微晶結(jié)構(gòu)演變,梯度等溫實驗結(jié)果顯示SL~+-Ca-900中仍有大約50%的高聚類結(jié)構(gòu)物質(zhì)。Ca能夠明顯增加勝利褐煤高溫焦的自燃傾向。添加鋁元素的煤/焦的實驗結(jié)果表明:煉焦溫度在室溫至400℃內(nèi),Al能夠降低勝利褐煤/焦的燃燒性能;煉焦溫度在400℃-700℃范圍內(nèi),煤焦的主體結(jié)構(gòu)由低聚類結(jié)構(gòu)向高聚類結(jié)構(gòu)演變;煉焦溫度在700℃-900℃范圍內(nèi),煤焦的主體結(jié)構(gòu)由高聚類結(jié)構(gòu)朝著碳微晶結(jié)構(gòu)演變。Al能夠降低勝利褐煤低溫焦的自燃傾向,增加勝利褐煤高溫焦的自燃傾向。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TD849.2;TD752.2
【圖文】：

圖 2-1 固定床燃燒反應(yīng)裝置Fig.2-1 Fixed-bed combustion reactor反應(yīng)氣：空氣 色譜載氣：H2色譜載氣流量： 20 0.20 ml min-1 中部等溫區(qū)尺寸：> 80 mm反應(yīng)器系統(tǒng)壓力： 0.20 0.01 MP 固定床反應(yīng)器規(guī)格：250 450 mm色譜采樣頻次：70s/次 TCD 檢測定量分析固定床燃燒實驗與固定床梯度等溫燃燒實驗生成的所有 CO2氣體均采用GC7700 色譜進(jìn)行采集，TCD 檢測器進(jìn)行定量分析。氣相色譜采樣時間間隔為 70秒，在固定床燃燒反應(yīng)結(jié)束時(以 GC 采集并分析得到的 CO2生成氣含量為 0%)后，停止反應(yīng)氣體的通入，開啟降溫風(fēng)扇將色譜溫度降至室溫后，再將燃燒反應(yīng)后的剩余物進(jìn)行稱量記錄并且保留剩余物，對剩余物進(jìn)行進(jìn)一步的表征分析。因為在固定床燃燒實驗中，煤樣中的水、固有礦物質(zhì)、揮發(fā)分等成分不同，為了統(tǒng)一所有的研究基準(zhǔn)，本實驗中所有的數(shù)據(jù)，除特了別說明之外，均以干燥無灰基為標(biāo)準(zhǔn)，并通過下面的公式對所有實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)無因次量化處理。

3620 3624-3613 分子內(nèi)氫鍵[44]2926 2975-2915 甲基、亞甲基不對稱伸縮振動[45]2902 2935-2900 環(huán)烷或脂肪族中的亞甲基對稱伸縮振動2852 2850 附近 亞甲基的伸縮振動[46]1706 1710-1700 芳香族的羰基伸縮振動（醛、酮、酸）1594 1595-1589 芳核 C=C 振動或 C=O 伸縮振動[48]1100 1110 附近 芳環(huán) C-H 彎曲振動[49]1034 1034 附近 芳香環(huán)的伸縮振動[50]912 921 附近 羧酸中 OH 的彎曲振動694 690 附近 C-S 的振動538 540 附近 S=S 的振動470 475 附近 有機(jī)硫的 SH 振動褐煤等低階煤中含有大量的官能團(tuán)，本實驗對 SL、SL+及 SL+-Fe 系列行了紅外光譜測試，譜圖如下。

第三章 鐵對勝利褐煤結(jié)構(gòu)熱演變及自燃傾向的影響從上圖觀察到，SL、SL+、SL+-Fe、SL+-Fe-300 的紅外光譜相似，這表在 300℃之前，煤中的各種官能團(tuán)個數(shù)與強(qiáng)度都未發(fā)生明顯變化，煤也并未發(fā)生巨大變化。從 SL+-Fe-300 到 SL+-Fe-600 煤中紅外光譜的吸少趨勢，這說明當(dāng)熱處理溫度在 300°C-600°C 之間時，煤中的各類官，煤樣的各類支鏈結(jié)構(gòu)也隨之減少，煤樣的燃燒性能逐漸降低。觀察 SL+-Fe-700 的紅外光譜發(fā)現(xiàn),1594cm-1處的振動吸收峰明顯減小，這700°C 內(nèi)，煤焦的結(jié)構(gòu)發(fā)生了較為明顯的變化。SL+-Fe-700 到 SL+-Fe譜譜圖相似，振動吸收峰的個數(shù)基本一樣，這些都表明煤中的各類C-900°C 的熱處理溫度內(nèi)，并無明顯的變化，煤中的結(jié)構(gòu)也趨于穩(wěn)定隨著煉焦溫度的逐漸升高，煤中振動吸收峰的數(shù)量也隨之減少，煤中也逐漸減少，煤的結(jié)構(gòu)隨著熱處理溫度的提高而更加穩(wěn)定，煤樣的反降低。

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本文編號：2783858