【摘要】：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和能源需求的不斷增加,無煙煤、煙煤等高階煤的供應(yīng)日趨緊張,能源短缺問題日益突出,我國(guó)對(duì)褐煤等低階煤的開發(fā)和利用越來越重視。褐煤水分大、熱值低,不僅運(yùn)輸成本高,而且直接燃燒的熱效率低,對(duì)褐煤的提質(zhì)改性是褐煤高效清潔利用的關(guān)鍵。相對(duì)于傳統(tǒng)的加熱熱解模式,微波加熱具有高效性、選擇性、易控制、節(jié)能和無污染等特點(diǎn),本文把微波加熱技術(shù)應(yīng)用到了褐煤的熱解提質(zhì)。本文首先通過傳統(tǒng)煤質(zhì)化驗(yàn)方法和現(xiàn)代分析表征方法,對(duì)褐煤煤樣的煤質(zhì)在工業(yè)組成、元素組成、煤巖成分、礦物形態(tài)和官能團(tuán)種類等層次進(jìn)行了評(píng)價(jià),然后通過控制單因素的實(shí)驗(yàn)方法,系統(tǒng)的考察了熱解終溫、終溫停留時(shí)間、煤樣的粒度大小和微波功率等因素對(duì)褐煤微波熱解產(chǎn)品產(chǎn)率和分布的影響,最后通過工業(yè)分析儀、元素分析儀、掃描電子顯微鏡和多晶X射線衍射分析儀對(duì)微波熱解固體產(chǎn)物半焦的組成特性、微觀結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行了研究,同時(shí)通過同步熱分析儀,采用熱分析法分析了半焦的氣化特性和燃燒特性,獲得氣化活性指數(shù)、燃燒特性指數(shù)以及燃燒反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù),研究了不同熱解終溫和終溫停留時(shí)間對(duì)提質(zhì)半焦特性的影響。結(jié)果表明:褐煤的揮發(fā)分含量高、含氧官能團(tuán)含量高、固定碳含量少、低灰低硫等特點(diǎn)決定了熱解提質(zhì)是對(duì)它清潔、高效的利用途徑之一;褐煤微波熱解過程中,在實(shí)驗(yàn)所選取的條件范圍內(nèi),加熱終溫和終溫停留時(shí)間對(duì)熱解產(chǎn)物的分布和組成影響最大,然后是微波功率的影響,煤樣的粒度大小的影響較小;微波熱解降低了褐煤揮發(fā)分含量,提高了褐煤的煤階,且隨著熱解終溫和終溫停留時(shí)間的增加,褐煤熱解程度的加深,這種趨勢(shì)越明顯,提質(zhì)半焦結(jié)構(gòu)逐漸有序化,晶化程度增加,趨向于石墨結(jié)構(gòu),同時(shí)提質(zhì)半焦的燃點(diǎn)升高,各燃燒特性指數(shù)降低,活化能增加,反應(yīng)活性變差,熱穩(wěn)定性提高,趨于高階煤的特性。
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ530.2;TN015
【圖文】：

圖１．４固體熱載體工藝逡逑Ｆｉｇ．邋１．４邋Ｓｏｌｉｄ邋ｈｅａｔ邋ｃａｒｒｉｅｒ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑圖１．４為褐煤固體熱載體工藝技術(shù)流程簡(jiǎn)圖，固體熱載體工藝把褐煤與熱的載體快逡逑速混合使其得到加熱，然后使褐煤熱解（干餾）得到半焦、煤氣和煤焦油的過程。褐煤逡逑固體熱載體工藝的裝置包括布料裝置、干餾爐、破碎篩分裝置、水循環(huán)裝置、冷凝回收逡逑裝置和自動(dòng)控制系統(tǒng)。其中干餾爐是該工藝的核心設(shè)備，它將褐煤中的含油物質(zhì)最大限逡逑度的分離出來。固體熱載體法熱解，產(chǎn)油多、質(zhì)量好，產(chǎn)生的焦油中很有酚類物質(zhì)，可逡逑用來加工燃料油和化學(xué)用品，同時(shí)，產(chǎn)生的中熱值煤氣，可用作工業(yè)燃料和化工原料。逡逑１．３微波熱解概述逡逑微波是指頻率為３００ＭＨｚ？３００ＧＨｚ，相應(yīng)波長(zhǎng)為ｌｍｍ到ｌｍ范圍內(nèi)的電磁波，在電逡逑磁波譜中位于紅外線和無線電波之間。微波是一種非常特殊的電磁波，在導(dǎo)體中傳播逡逑時(shí)微波能觀察到相反方向的電流在同一導(dǎo)體中流動(dòng)，在微波接近光速透入物質(zhì)內(nèi)時(shí)，電逡逑磁能在快于千萬分一秒的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)槲镔|(zhì)分子的能量

向于芳香環(huán)高度縮合的石墨結(jié)構(gòu)。逡逑煤是由相似的結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的，以下是幾種不同煤化程度的煤的結(jié)構(gòu)單元示意圖，逡逑如圖２．１所示。研宄煤的結(jié)構(gòu)單元，進(jìn)而更好的研宄煤的結(jié)構(gòu)和煤的特性。逡逑Ｈ邋，，。於逡逑＜５邐－逡逑ＣＨＯＨ邐２逡逑－ＣＨ邐Ｘ邋Ｌ邋ＪｉｃＨｓ－Ｃ－Ｃ＾ＯＨ逡逑Ｙ邐次煙煤邐高揮發(fā)分煙煤逡逑褐煤邐０逡逑無煙煤邐低揮發(fā)分煙煤逡逑圖２．１不同煤化程度的煤的結(jié)構(gòu)單元模型逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｔｈｅ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｕｎｉｔ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ｃｏａｌ邋ｗｉｔｈ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｒａｎｋｓ逡逑２．２煤熱解機(jī)理逡逑２．２．１煤熱解過程概述網(wǎng)逡逑煤的熱解過程是煤中基本結(jié)構(gòu)單元周圍的橋鍵、側(cè)鏈和官能團(tuán)等在受熱的過程中不逡逑斷的裂解，生成低分子化合物然后逸出的過程，煤的基本結(jié)構(gòu)單元縮合芳香核部分在熱逡逑解過程中相互縮聚形成焦炭或半焦。煤在惰性氣氛或隔絕空氣下加熱至高溫，而發(fā)生的逡逑一系列物理變化和化學(xué)變化，生成煤氣、焦油和半焦產(chǎn)物。煤的熱解過程可大致分為三逡逑個(gè)階段：逡逑（１）

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2725042