發(fā)布時間：2020-09-05 09:18

　　 新疆準東地區(qū)煤炭資源儲量極為豐富,目前累計探明的儲量就已達2136億噸,準東煤田正成為保障中國煤炭能源穩(wěn)定供應(yīng)的主要來源。準東煤熱解氣化過程中高含量的鈉釋放會導致鍋爐尾部受熱面的結(jié)渣和沾污,但同時鈉又會提高煤焦的反應(yīng)活性。煤熱解過程中揮發(fā)分釋放影響焦油和焦炭等各方面的特性,研究揮發(fā)分釋放對鈉釋放和焦炭結(jié)構(gòu)的影響,對全面認識準東煤熱解氣化機理,實現(xiàn)準東煤的清潔高效利用具有重要意義。本文實驗樣品為準東原煤和酸洗處理后得到的酸洗煤,同時采用離子交換的方法,對氧化石墨烯的含氧官能團改性加載鈉,以作為焦炭-羧酸鈉的模型化合物進行相關(guān)實驗。熱解實驗是在自行搭建的二段流化床/固定床反應(yīng)器系統(tǒng)上進行,利用微波消解儀和電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-AES)來測定焦炭的鈉含量,并利用顯微拉曼光譜測試儀器對焦炭結(jié)構(gòu)進行分析。研究了準東煤熱解過程中揮發(fā)分對鈉釋放和焦炭結(jié)構(gòu)的影響。在溫度為500℃和700℃時,揮發(fā)分幾乎不會影響Na的釋放,而在較高溫度900℃時,揮發(fā)分使Na的釋放量明顯增加。在溫度為900℃時H2對焦炭中Na釋放沒有明顯的影響。揮發(fā)分促使Na釋放的原因可能是揮發(fā)分中的自由基引起Na的釋放增加;在溫度為500℃和700℃時,溫度對于不定型碳轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒕н^程的影響不大。但是有揮發(fā)分對焦炭作用時,該過程會增加焦炭內(nèi)部的有序度,使不定型碳減少,并且在較高溫度該作用過程會促使更多的微晶生成。在500℃時揮發(fā)分對焦炭作用會加快焦炭中大芳香環(huán)的斷裂,而隨溫度升高,這種促進作用在減弱,在溫度為900℃時幾乎不影響芳香環(huán)的斷裂過程。以石墨烯-Na為模型化合物研究熱解過程中揮發(fā)分對鈉釋放和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響。不同溫度下,揮發(fā)分與焦炭作用過程都能使熱解過程中石墨烯-Na的Na釋放量增加;而該作用過程對石墨烯-Na和焦炭的石墨化進程影響是不同的。這可能是由于揮發(fā)分中的自由基在焦炭內(nèi)部發(fā)生取代反應(yīng),原先的羧酸鈉位點變?yōu)轸人峄蚱渌u基酸,這個過程阻礙了石墨烯-Na中微晶結(jié)構(gòu)尺寸的增加,不利于微晶的形成,從而延緩石墨化,造成與焦炭的變化趨勢不相同。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：TQ530.2

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本文編號：2812846