【摘要】：新疆準(zhǔn)東煤田預(yù)測煤炭儲量居全國第一,準(zhǔn)東煤高水分、低灰熔點(diǎn)、低燃點(diǎn)、較高燃燼率、低開采成本等特點(diǎn)決定它是優(yōu)良的動力用煤。準(zhǔn)東煤熱解反應(yīng)及氣體產(chǎn)物析出特性的研究對充分發(fā)揮其儲量優(yōu)勢,提高利用效率,實(shí)現(xiàn)高效清潔利用有著重要作用。本論文基于煤炭中堿金屬與堿土金屬元素可能會引起利用過程中設(shè)備的沾污、積灰,但對氣化過程又表現(xiàn)出一定催化作用的研究現(xiàn)狀,針對準(zhǔn)東煤高堿金屬與堿土金屬含量的特點(diǎn),采用實(shí)驗(yàn)與模擬計(jì)算相結(jié)合的方式,研究了不同添加方式與不同添加量的堿金屬與堿土金屬添加劑,在不同加熱條件下對準(zhǔn)東煤熱解及氣體產(chǎn)物析出的影響,明確反應(yīng)特性與影響規(guī)律。采用熱重-紅外連用設(shè)備,研究了不同添加方式下,堿金屬與堿土金屬添加劑(碳酸鈉、氧化鈣及二者混合物)在2wt%、5wt%和10wt%三種添加量下,對準(zhǔn)東煤程序升溫?zé)峤馓匦约皻怏w產(chǎn)物析出的影響。分析結(jié)果表明:在機(jī)械混合的情況下,碳酸鈉的加入會減少CH4產(chǎn)量,促進(jìn)CO釋放,增大揮發(fā)分釋放特性指數(shù)和煤樣的最大失重量;氧化鈣可增大準(zhǔn)東煤熱解過程中的失重量,增大CO的產(chǎn)量;同時(shí)加入碳酸鈉和氧化鈣,可使準(zhǔn)東煤熱解過程中失重速率峰值出現(xiàn)的溫度降低,促進(jìn)CO2與CO的釋放,5wt%添加量下樣品剩余質(zhì)量百分含量最小,Na2CO3與CaO兩種添加劑對準(zhǔn)東煤熱解氣相產(chǎn)物的析出表現(xiàn)出一定的協(xié)同促進(jìn)作用。在實(shí)驗(yàn)條件下的熱解反應(yīng)中,準(zhǔn)東煤酸洗脫灰前后放熱量基本不變,浸漬碳酸鈉可使熱解放熱量減小。利用固定床實(shí)驗(yàn)臺,將添加劑以機(jī)械混合的方式加入準(zhǔn)東煤中制成實(shí)驗(yàn)樣品,進(jìn)行等溫?zé)峤鈱?shí)驗(yàn),通過對CO、CH4、CO2和H2四種氣體產(chǎn)物產(chǎn)量的檢測與動力學(xué)計(jì)算,分析添加劑對準(zhǔn)東煤等溫?zé)峤馓匦约皻怏w產(chǎn)物析出的影響。結(jié)果表明:添加劑的加入,降低了準(zhǔn)東煤熱解活化能,Na2CO3與CaO除各自催化作用外,表現(xiàn)出一定的協(xié)同催化作用,750℃熱解時(shí)對H2析出的促進(jìn)作用最強(qiáng)�；诩妓棺钚∽杂赡芾碚�,對準(zhǔn)東煤熱解過程化學(xué)反應(yīng)平衡進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果表明:準(zhǔn)東煤熱解氣相產(chǎn)物中,CO2與CH4摩爾產(chǎn)量在500-700℃范圍內(nèi)隨溫度升高而減小,700-850℃產(chǎn)量穩(wěn)定不變;CO與H2產(chǎn)量隨熱解溫度的升高而增加,至750℃后趨于平穩(wěn)。準(zhǔn)東煤自身含有的以及添加的鈉元素在熱解終溫800℃時(shí)以Na(g)形式存在;碳酸鈉、氧化鈣及二者混合物對熱解H2的產(chǎn)生均有促進(jìn)作用。
【圖文】：

邋Ｉ邐產(chǎn)生大量焦油邐Ｉ邐析出大量出逡逑圖１．２煤樣熱解機(jī)理過程圖１１６１逡逑反應(yīng)溫度在４０－３００°Ｃ范圍時(shí)，被稱為煤在隔絕空氣下熱解的第一階段一干燥脫氣逡逑階段：主要為吸附分子的脫附和一些弱鍵的斷裂；在此階段，準(zhǔn)東煤中的水分陸續(xù)蒸逡逑發(fā)，，首先是游離水，以物理狀態(tài)吸附在煤顆粒內(nèi)部毛細(xì)管中和附著在煤顆粒表面的水逡逑分逐漸蒸發(fā)，溫度繼續(xù)升高，與煤中礦物質(zhì)結(jié)合的化合水（結(jié)晶水）會分解析出，同逡逑時(shí)，吸附在分子上的ＣＨ４、Ｃ０２、Ｎ２等氣體也會脫除［１７］。逡逑反應(yīng)溫度在３００－６００°Ｃ范圍時(shí)，為熱解的第二階段，主要為解聚和分解反應(yīng)，生逡逑成并排出大量的揮發(fā)物。此過程中，原料煤中有機(jī)質(zhì)開始變化并逐漸變軟，結(jié)構(gòu)單元逡逑的橋鍵斷裂

體產(chǎn)物析出特性，分析堿金屬與堿土金屬添加劑對熱失重與幾種氣相產(chǎn)物釋放特性的逡逑影響，明確反應(yīng)特性與影響規(guī)律，獲得動力學(xué)數(shù)據(jù)，優(yōu)化反應(yīng)過程。逡逑本論文的研究思路見圖１．３，旨在分析研究以下問題：準(zhǔn)東煤自身含有的堿金屬逡逑與堿土金屬元素對熱解熱失重及氣體產(chǎn)物產(chǎn)生的影響；外加含有堿金屬或堿土金屬元逡逑素的化合物會對準(zhǔn)東煤熱解過程產(chǎn)生怎樣的影響；煤樣通過機(jī)械混合加入添加劑和酸逡逑洗脫灰后以浸漬法加入添加劑，在程序升溫和等溫?zé)峤鈨煞N不同升溫方式的條件下，逡逑熱解過程及氣體析出會產(chǎn)生何種變化。懫用實(shí)驗(yàn)與理論分析相結(jié)合的方式具體做以下逡逑幾方面的研究：逡逑（１）利用熱重－紅外聯(lián)用（ＴＧ－ＦＴＩＲ）、熱重－差熱（ＴＧ－ＤＳＣ）研究準(zhǔn)東煤程序升逡逑溫下熱解特性以及氣相產(chǎn)物隨溫度、時(shí)間變化關(guān)系。分別采用浸漬與機(jī)械混合兩種處逡逑１０逡逑
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ530.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2698167