發(fā)布時間：2020-05-24 18:24

【摘要】：具有平茬復(fù)壯特性的沙柳具有富氫的特點(diǎn),可彌補(bǔ)煤的貧氫特點(diǎn),煤和沙柳混合共熱解可提高煤的轉(zhuǎn)化率,提高原料利用率,減少資源浪費(fèi)。本實(shí)驗(yàn)利用固定床裝置及綜合熱分析儀進(jìn)行煤和沙柳的單獨(dú)熱解及共熱解實(shí)驗(yàn),研究了煤的單獨(dú)熱解特性以及添加不同沙柳和煤混合比例時兩者的相互作用。利用綜合熱分析儀分析煤和沙柳在不同N_2/CO_2比例氣氛下的單獨(dú)熱解實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)煤和沙柳具有一定發(fā)生相互作用的可能。無氧氣氛條件下煤的失重速率值的絕對值有一比沙柳的失重速率值的絕對值大的值,除此之外,沙柳的第一個失重速率絕對值均比煤的大。利用綜合熱分析儀對煤和沙柳在不同CO_2/N_2氣氛條件下共熱解的熱解失重行為和相互作用進(jìn)行了研究,應(yīng)用Coats-Redfern方法分析熱解反應(yīng)動力學(xué)過程,得到了熱解反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)。當(dāng)CO_2:N_2=5:5時,煤與沙柳混合物在熱解高溫段全部表現(xiàn)為促進(jìn)作用(沙柳含量20%的混合物沙柳含量80%的混合物沙柳含量50%的混合物);當(dāng)煤:沙柳=5:5時,不同CO_2/N_2比例氣氛下熱解的高溫段中CO_2氣氛比例越大,煤與沙柳的相互促進(jìn)作用越強(qiáng)。活化能的范圍均在15~70 kJ·mol~(-1)之間,且沙柳的熱解活化能比煤的大。高溫段所需的活化能較低溫段的大。CO_2/N_2氣氛比例及沙柳/煤混合比例均對活化能和指前因子有一定的影響。在不同O_2/CO_2氣氛研究煤和沙柳共熱解的TG/DTG曲線,發(fā)現(xiàn)煤和沙柳的混合物的燃燒特性參數(shù)隨氧氣濃度及其摻混比例的變化表現(xiàn)出一定的規(guī)律性,含氧量≥50%的樣品的燃燒機(jī)理為多相燃燒,含氧量≤20%的樣品的燃燒機(jī)理為均相燃燒。沙柳與煤的混合物在不同熱解區(qū)間有不同程度的相互協(xié)同/抑制作用,其中沙柳含量為20%,含氧量為80%氣氛條件下的沙柳和煤的混合物的相互協(xié)同性最好,純O_2氣氛下的混合物的相互抑制性最好。在固定床共熱解實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)沙柳摻混比例分別為20%和40%時,促進(jìn)和抑制作用最明顯,沙柳和煤有一定的協(xié)同作用。通過BET實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)添加沙柳后可提高混合半焦的比表面積及改善孔徑分布,減小半焦孔徑。從FTIR分析得到熱解焦油中主要含有芳環(huán)類和脂肪族化合物,沙柳的添加有利于煤焦油的酚羥基、醚鍵以及含氧雜環(huán)的裂解。由SEM分析可以發(fā)現(xiàn)50%沙柳添加量會堵塞煤的毛孔抑制煤的熱解,但共熱解半焦的孔隙較為豐富,可廣泛應(yīng)用于工業(yè)中。本課題研究生物質(zhì)和煤的燃燒特性及協(xié)同/抑制作用可為煤和生物質(zhì)的有效潔凈利用及降低環(huán)境污染起到積極的作用。
【圖文】：

121 1 2ln ln 11nAR RT ET n E E RT n 0;0.5;2;3（6）由于E2RT對于大部分反應(yīng)來說遠(yuǎn)小于 1，通過式（5）（6）可得出 2n 1T 對 1/T 做圖 n 1， (1)1(1)ln21Tnn 對 1/T 作圖 n 0;0.5;2;3。當(dāng)擬好（R2>0.9）時，通過斜率 RE- 可計(jì)算出活化能 E，1mol KJ ；再通過常 可計(jì)算出指前因子 A，min-1;為了更好的確定動力學(xué)參數(shù)，在升溫速率in 時假設(shè)反應(yīng)級數(shù) n 取不同數(shù)值，當(dāng) n=0、0.5、1、2、3 時不同反應(yīng)級數(shù) n線圖如下所示：

圖 2 不同混合比例的煤和沙柳在 CO2/N2為 5:5 氣氛比例下的 TG 曲線Fig.2 TG curves inCO2/N2(5:5)atmosphere under different blending ratio of coalandsalixPsammophila圖 3 所示，在 DTG 曲線圖中，煤、沙柳及二者混合物的微分失重曲線（DT類似，且均有兩個較大的失重峰。隨著混合物中沙柳含量的增加，煤和沙合物在低溫段的最大失重速率值增大，，在高溫段的最大失重速率降低，但混含量為 80 %的最大失重速率值較純沙柳的低。低溫段的沙柳的最大失重速 0.78，高溫段煤的最大失重速率值最大，為 0.35。低溫段的煤熱解區(qū)間發(fā)90oC，較沙柳及二者混合物的高（主要熱解區(qū)間為 260～390oC），煤的最對應(yīng)的溫度相對于其余條件的同樣較高，在 440oC 左右，其余均在 360oC 左熱解終溫高于煤的熱解始溫，即煤和沙柳的主要熱解溫度區(qū)間有相互重合明煤和沙柳具有一定發(fā)生相互作用的可能。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ530.2;TK6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2678801