【摘要】：本文選取三種低階煤(蒙東地區(qū)褐煤、鄂爾多斯地區(qū)不粘煤及長(zhǎng)焰煤)和兩種生物質(zhì)(徐州地區(qū)稻草及豆草)為研究對(duì)象,首先通過(guò)格金干餾試驗(yàn)探索三種低階煤與添加不同比例的生物質(zhì)共熱解產(chǎn)物的分布規(guī)律;然后利用熱重分析法研究長(zhǎng)焰煤與稻草共熱解過(guò)程的熱解參數(shù),建立動(dòng)力學(xué)模型;接著應(yīng)用ICP-AES測(cè)定樣品中AAEMs含量,闡述低階煤與生物質(zhì)共熱解過(guò)程AAEMs的遷移規(guī)律;最后利用雙溫區(qū)管式爐熱解長(zhǎng)焰煤、稻草、脫灰稻草、添加AAEMs的長(zhǎng)焰煤及長(zhǎng)焰煤和稻草分開(kāi)或堆疊的樣品,對(duì)熱解產(chǎn)物進(jìn)行紅外、XPS、壓汞及GC-MS分析,研究AAEMs在低階煤與生物質(zhì)共熱解過(guò)程對(duì)煤焦特性和焦油特性產(chǎn)生的影響。得出如下結(jié)論:(1)隨著生物質(zhì)摻入比例的增加,半焦產(chǎn)率呈下降趨勢(shì),水分、焦油、氣體收率呈現(xiàn)上升趨勢(shì);長(zhǎng)焰煤與稻草在混合比例為1:1時(shí)共熱解產(chǎn)物的實(shí)驗(yàn)值與理論值相差絕對(duì)值之和最大為5.8%。(2)以長(zhǎng)焰煤、稻草、脫灰稻草和添加AAEMs的長(zhǎng)焰煤為原料,制得樣品進(jìn)行熱重分析。動(dòng)力學(xué)參數(shù)結(jié)果表明,稻草中AAEMs具有催化作用但同時(shí)受到稻草中有機(jī)組分的影響。(3)煤與生物質(zhì)共熱解過(guò)程AAEMs的遷移主要是通過(guò)氣固方式傳遞的,隨著熱解溫度的升高,AAEMs釋放逐漸增多,稻草熱解產(chǎn)生氣態(tài)的Na+、K+、Mg2+通過(guò)分子擴(kuò)散遷移到長(zhǎng)焰煤焦中,長(zhǎng)焰煤本身含有的K+、Mg2+因稻草熱解過(guò)程釋放的小分子有機(jī)物的釋放而略有減少。(4)隨著熱解溫度的升高,長(zhǎng)焰煤焦官能團(tuán)種類、數(shù)量減少,芳香結(jié)構(gòu)增加。焦炭的孔隙增大,稻草熱解產(chǎn)生的氣體使煤焦的孔隙進(jìn)一步增大,大孔結(jié)構(gòu)增多。影響長(zhǎng)焰煤半焦表面官能團(tuán)變化的因素有稻草熱解過(guò)程產(chǎn)生的AAEMs及有機(jī)小分子,AAEMs的添加使半焦表面C-C,C-H和C-O相對(duì)含量增加;C=O、COO-官能團(tuán)含量減少;含硫物質(zhì)向有機(jī)硫形式轉(zhuǎn)變。稻草的熱解使半焦中C-O相對(duì)含量增多;C=O和COO-相對(duì)含量降低。與單純添加AAEMs相比,稻草熱解產(chǎn)生的有機(jī)小分子進(jìn)一步促進(jìn)了半焦中含氮化合物向更簡(jiǎn)單的形式轉(zhuǎn)變,抑制了無(wú)機(jī)硫的轉(zhuǎn)化,促進(jìn)了有機(jī)硫的脫出。焦油GC-MS結(jié)果顯示,稻草與長(zhǎng)焰煤混合共熱解一定程度上實(shí)現(xiàn)了煤焦油的輕質(zhì)化,且提高了焦油中芳香族化合物的含量。稻草熱解過(guò)程中產(chǎn)生的含AAEMs的揮發(fā)分在熱解過(guò)程中起到催化作用,使得煤中斷裂的小分子與稻草裂解活性分子結(jié)合,從而使輕質(zhì)組分增加。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ530.2;TK6

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本文編號(hào)：2756683