加強(qiáng)低階煤提質(zhì)理論的研究,尤其是對過程微觀描述及過程模擬模型的研究,將對我國乃至世界低階煤提質(zhì)技術(shù)的發(fā)展起到重要的推動作用。課題以蔚州長焰煤為研究對象分別從等溫非等溫角度、微觀與宏觀角度、數(shù)值模擬角度對低溫?zé)峤舛ㄏ蛱豳|(zhì)機(jī)理進(jìn)行了研究,研究的主要內(nèi)容包括:1)對煤粉在非等溫條件下和等溫條件下的失重特性進(jìn)行了實驗研究,研究表明:干燥與熱解的表觀特征溫度是反應(yīng)(蒸發(fā))速度與揮發(fā)物擴(kuò)散速度競爭的結(jié)果;煤樣熱解反應(yīng)區(qū)間是280℃~600℃,升溫速率越高煤樣熱解反應(yīng)越集中。2)基于熱重/紅外/氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用(TG-FTIR-GC-MS)技術(shù)建立元素遷移圖譜。研究表明:元素遷移圖譜能夠指導(dǎo)熱解產(chǎn)品定向優(yōu)化及過程定向控制。550℃氧元素遷出率為52.4%,向煤氣和焦油中的定向轉(zhuǎn)移率分別為46.9%、5.5%,半焦、煤氣、焦油中O對C、H的攜帶比(O:C:H)分別為1:12.81:0.76、1:0.62:0、1:6.81:7.66,半焦、焦油均呈現(xiàn)較好的成分組成特性。3)對蔚州長焰煤的干燥、熱解過程進(jìn)行了流化床實驗臺實驗?zāi)M,考察了粒徑、床溫、停留時間對熱解產(chǎn)品成分及產(chǎn)率的影響,并對熱解條件對半焦分選特性的影響規(guī)律進(jìn)行了分析。研究表明:流化床干燥及熱解的優(yōu)化控制參數(shù)分別為粒徑3~6mm、5min、240℃和粒徑6mm、10min、550℃,半焦產(chǎn)率較高分布在72%~75%之間,半焦灰分在17.4%左右,煤氣產(chǎn)率可至9.2%,焦油產(chǎn)率可至4.4%。半焦密度在熱解過程中出現(xiàn)兩級分化現(xiàn)象,對于目標(biāo)灰分為9%,理論分選密度±0.1含量由原煤的38.5%變?yōu)?50℃熱解半焦的5%。4)對煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)參數(shù)計算模型進(jìn)行修正,并進(jìn)行熱解過程與產(chǎn)物分布的數(shù)值模擬預(yù)測與驗證。研究表明:熱解過程及產(chǎn)物分布預(yù)測與實驗結(jié)果間的誤差在6.6%~17.6%之間,修正方法可行。其中450℃熱解誤差較大,模型對較低熱解溫度區(qū)的熱解過程的預(yù)測尚需改進(jìn)。
【學(xué)位單位】：華北理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TQ530.2
【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外本學(xué)科領(lǐng)域研究現(xiàn)狀
        1.2.1 反應(yīng)器中宏觀熱解現(xiàn)象
        1.2.2 微觀熱解化學(xué)反應(yīng)過程
        1.2.3 熱解過程氧元素的遷移
        1.2.4 低溫?zé)峤夥磻?yīng)模型
    1.3 研究意義和主要內(nèi)容
        1.3.1 研究意義
        1.3.2 主要內(nèi)容
        1.3.3 技術(shù)路線
第2章 低溫?zé)峤馓匦约霸剡w移規(guī)律
    2.1 煤質(zhì)分析
    2.2 熱重分析
        2.2.1 實驗內(nèi)容與方法
        2.2.2 升溫速率對干燥特性曲線影響
        2.2.3 升溫速率對熱解特性曲線的影響
    2.3 等溫電熱爐干燥
        2.3.1 實驗內(nèi)容與方法
        2.3.2 溫度對干燥過程的影響
        2.3.3 停留時間對干燥過程的影響
    2.4 等溫電熱爐熱解
        2.4.1 實驗內(nèi)容與方法
        2.4.2 熱解溫度對半焦性質(zhì)的影響
        2.4.3 停留時間對半焦性質(zhì)的影響
        2.4.4 半焦回吸特性
    2.5 元素遷移規(guī)律
        2.5.1 實驗內(nèi)容與方法
        2.5.2 煤樣與半焦的工業(yè)分析及元素分析
        2.5.3 煤的官能團(tuán)結(jié)構(gòu)與熱解產(chǎn)物分布
        2.5.4 碳、氫元素遷移規(guī)律
        2.5.5 氧元素遷移規(guī)律
    2.6 本章小結(jié)
第3章 流態(tài)化熱解實驗
    3.1 實驗臺
    3.2 流化床干燥
        3.2.1 實驗內(nèi)容與工況
        3.2.2 流化床干燥特性曲線
        3.2.3 調(diào)濕控制參數(shù)
    3.3 流化床熱解
        3.3.1 實驗內(nèi)容與工況
        3.3.2 熱解溫度對產(chǎn)物分布的影響
        3.3.3 熱解時間對產(chǎn)物分布的影響
        3.3.4 顆粒直徑對產(chǎn)物分布的影響
    3.4 熱解條件對半焦分選特性的影響
        3.4.1 實驗內(nèi)容與方法
        3.4.2 原煤可選特性
        3.4.3 半焦可選特性
    3.5 小結(jié)
第4章 CPD熱解模型數(shù)值模擬
    4.1 模型假設(shè)
    4.2 模型修正
    4.3 熱解產(chǎn)物分布預(yù)測
        4.3.1 顆粒升溫速率
        4.3.2 半焦產(chǎn)率預(yù)測
        4.3.3 揮發(fā)分主要成分及產(chǎn)率預(yù)測
    4.4 小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄A 化學(xué)結(jié)構(gòu)計算模型參數(shù)擬合
致謝
導(dǎo)師簡介
作者簡介
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2877469