【摘要】：面對我國富煤貧油少氣、生物質(zhì)產(chǎn)量巨大的能源現(xiàn)狀以及對環(huán)境保護的迫切需求,開展煤與生物質(zhì)共熱解燃燒技術可以發(fā)揮我國煤及生物質(zhì)資源優(yōu)勢,可以實現(xiàn)煤炭的清潔高效利用以及低品位生物質(zhì)燃料向高品位燃料的轉(zhuǎn)變,同時改善熱解液體及氣體產(chǎn)物品質(zhì)。加壓工況可以加強煤與生物質(zhì)的相互作用,故本文開展了煤與生物質(zhì)加壓熱解研究。本文首先利用加壓熱重分析儀(PTGA)對煤、松木屑及其混合樣品進行了0.1-2.0 MPa壓力下的熱解失重特性研究以及反應動力學分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn),熱解壓力升高會抑制樣品熱解揮發(fā)分的析出,使樣品主要熱解階段的表觀活化能增大56%-85%;松木屑與煤共熱解過程不是兩者單獨熱解過程的簡單疊加,而是兩者協(xié)同反應相互促進或抑制的結(jié)果,共熱解失重相較計算值在加壓條件下提高了8%-23%,在常壓條件下降低了6.7%,但不管是常壓還是加壓共熱解,共熱解主要熱解階段的表觀活化能相較松木屑和煤單獨熱解均有所降低。為了進一步探討熱解氣固液產(chǎn)物的產(chǎn)率及品質(zhì),本文利用固定床對煤、松木屑及其混合樣品進行了加壓熱解并對通過掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用(GC/MS)等手段對熱解產(chǎn)物進行了分析。結(jié)果表明,松木屑熱解的氣體和液體產(chǎn)物產(chǎn)率均高于博斯坦煤;隨著熱解壓力增大,煤與松木屑熱解的氣體及液體產(chǎn)物產(chǎn)率降低而半焦產(chǎn)率升高,氣體產(chǎn)物中CH_4、C_2-C_3、CO_2含量升高而CO、H_2含量降低,液體產(chǎn)物中輕質(zhì)焦油占比先降低后升高;煤與松木屑共熱解在氣固液產(chǎn)物產(chǎn)率上沒有表現(xiàn)出明顯的協(xié)同作用,但是提高了氣體產(chǎn)物中CO_2、CO、H_2組分的占比,促進了熱解焦油輕質(zhì)化。為了研究松木屑半焦在共熱解中起到的作用,本文利用裂解氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(PY-GC/MS)對煤、松木屑、煤與松木屑混合樣品以及煤與松木屑半焦混合樣品進行了快速裂解實驗并對熱解輕質(zhì)焦油進行了分析。發(fā)現(xiàn)煤與松木屑共熱解雖然沒有提高輕質(zhì)焦油中芳烴組分的含量,但是芳香烴中BTX的含量為62.4%,高于煤單獨熱解的51.2%,即改善了芳烴分布;煤與松木屑半焦共熱解的芳香烴中BTX含量高于55%,也比煤單獨熱解高,但是松木屑半焦對共熱解的作用是有限的,不隨半焦摻混比例增大而對共熱解的作用相應增強。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ530.2;TK6
【圖文】：

發(fā)展依賴于能源的利用。而能源的個國家生產(chǎn)技術和生活水平的重點是富煤、貧油、少氣，根據(jù) 20 2017 年底，我國的石油探明儲量探明儲量為 5.5 萬億立方米，天然 百萬噸，煤炭儲產(chǎn)比為 39 年。在在連續(xù)三年下跌后，中國煤炭消費次能源消費結(jié)構中的占比為 60.4大規(guī)模 煤改氣 ，但電力需求增長國的煤炭資源優(yōu)勢，實現(xiàn)煤炭的我國經(jīng)濟發(fā)展有著非常重大的戰(zhàn)石油 19.4水電 8.3%可再生能源 3.4%

境污染嚴重等問題。對煤炭進行分級提質(zhì)利用制備清潔燃料及化工產(chǎn)品物質(zhì)高堿金屬及氫含量的結(jié)構特性，對我國的能源清潔高效利用具有重多聯(lián)產(chǎn)技術概況炭多聯(lián)產(chǎn)的含義是指通過煤炭轉(zhuǎn)換，利用技術有機集成，來獲得多種二，如：電、甲醇等液體燃料，城市煤氣、氫等氣體燃料，和多種附加值工副產(chǎn)品[3]。利用煤炭熱化學技術可以實現(xiàn)對煤炭的分級轉(zhuǎn)化利用，實組分利用效益最大化，同時可解決煤炭燃燒帶來的污染問題。煤多聯(lián)產(chǎn)線如圖 1.2 所示。熱解作為多聯(lián)產(chǎn)技術的核心步驟，熱解產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率及接影響煤炭利用效率。

1.3 煤熱解研究煤的熱解是指在惰性高溫氣氛下煤基質(zhì)經(jīng)歷一系列復雜的物理化學反應的過程，煤在熱解過程中會析出 H2、CO2、CO、芳香烴、脂肪烴等揮發(fā)分，同時固體產(chǎn)物在熔融狀態(tài)中不斷芳構化形成半焦或者焦炭。煤的熱解反應是一個十分復雜的過程，包含了多種平行反應、競爭反應，其熱解特性不僅與煤炭性質(zhì)有關，與氣氛、壓力等實驗工況更是聯(lián)系密切，掌握煤炭的熱解機理以及煤炭熱解特性與熱解條件的關系對煤炭資源的定向轉(zhuǎn)化、高效利用有著重要意義。1.3.1 煤熱解機理煤炭在惰性氣氛下加熱時，隨溫度升高煤基質(zhì)會發(fā)生一系列復雜變化并形成氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)產(chǎn)物，過程如圖 1.3、圖 1.4 所示。

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