發(fā)布時間：2021-04-19 05:20

　　中國新疆、澳大利亞維多利亞等國內(nèi)外高堿煤因富含大量Na、Ca等堿和堿土金屬（AAEMs）,在燃燒/氣化高溫條件下導(dǎo)致鍋爐嚴重結(jié)渣與沾污。而低溫熱解分質(zhì)轉(zhuǎn)化可直接利用煤炭原有部分結(jié)構(gòu)、不具備發(fā)生結(jié)渣與沾污的條件,為高堿煤利用開辟了新的途徑。但AAEMs對煤熱解二次反應(yīng)的催化作用降低了高附加值焦油收率,釋放的AAEMs也會腐蝕油氣提質(zhì)和利用設(shè)備。為有效消除AAEMs對高堿煤熱解利用的不利影響,本論文以淋濾和熱解過程動力學(xué)等基礎(chǔ)理論為指導(dǎo),在逐級化學(xué)萃取、動態(tài)淋濾結(jié)合光學(xué)顯微鏡、SEM-EDX和XRD等先進儀器表征高堿煤中Na/Ca賦存形式基礎(chǔ)上,采用固定床對典型高堿煤（富惰質(zhì)組準東煤和富鏡質(zhì)組白石湖煤）組分分選、溶液處理和水熱處理前后熱解特性和Na、Ca遷移規(guī)律進行研究。研究成果為高堿煤熱解分質(zhì)轉(zhuǎn)化工藝運行和產(chǎn)物提質(zhì)提供理論依據(jù)。獲得主要結(jié)論如下:1.高堿煤中鈉鈣賦存形式（1）高堿煤主要特征是煤灰Na₂O和CaO含量高;Na元素具親有機質(zhì)特性。準東煤中Na摩爾含量比Cl高一個數(shù)量級、白石湖煤中Na略高于Cl,表明NaCl是白石湖煤但不是準東煤中Na主要賦存形式。高堿煤... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：139 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

準東煤顯微組分結(jié)構(gòu)及其隨熱解溫度演化過程

圖 1.2 260℃水熱處理褐煤熱解自由基變化示意圖[47]Fig.1.2 Change rule of free radicals during pyrolysis of hydrothermal treated lignite適當條件的水熱處理，可以提高處理煤在 NMP/CS2 混合溶劑中的溶解度利于加氫液化反應(yīng)。200-250℃左右褐煤和長焰煤液化總轉(zhuǎn)化率和油、氣產(chǎn)率對達到最高值，溫度超過 250℃時，液化反應(yīng)性均降低[48]。Wang 等[49]發(fā)現(xiàn)處理對神華煤具有加氫作用，H/C 原子比高于原煤。但較高溫度則會導(dǎo)致醚鍵鍵等弱共價鍵水解以及芳環(huán)側(cè)鏈斷裂。Shi 等[50]對在 250℃下對白音華褐煤進熱處理，處理過程中因羰基和羧基的脫除導(dǎo)致較多 CO 和 CO2生成，水熱處液化性能顯著改善，油產(chǎn)率從 32.9%提高至 37.8%。但水熱處理不利于煤的反應(yīng)，如葛立超等[51]發(fā)現(xiàn)水熱處理過程中煤結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致氣化特性曲線向高移動，也會導(dǎo)致氣化反應(yīng)活化能升高，反應(yīng)級數(shù)發(fā)生變化。氣氛對煤熱解產(chǎn)布也有重要影響，如劉源等[52]發(fā)現(xiàn)不同氣氛對焦油產(chǎn)率的影響為:H2>CH4>HO>N2,但氣氛變化對氣體和半焦產(chǎn)率影響較小。1.3 煤中堿和堿土金屬含量及存在形式研究進展

Na 析出而對堿土金屬析出無影響。另外，煤或金屬釋放受顆粒孔隙擴散控制，增加氣氛階段特征 K、Na 元素氣態(tài)釋放與燃燒過程的脫揮發(fā)分發(fā)分階段的 K、Na 釋放速率由溫度決定；釋在兩個峰值[115]。van Eyk 等[116]探討單顆粒褐圖 1 所示的鈉釋放機理：（1）脫揮發(fā)分階段：以 Na (g)釋放；（3）灰分階段：以 NaOH(g)釋式和有機形式鈉，以及有機形式鈣可在 600℃ 50%左右；而 1100℃以上主要為無機 Ca 以 可達 80%。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]新疆白石湖富鏡質(zhì)組高堿煤熱解特性[J]. 朱川,曲思建,張凝凝,邵徇,蔡志丹,張宇宏,王越,解強.  煤炭學(xué)報. 2017(10)
[2]酸洗脫灰對準東次煙煤結(jié)構(gòu)和反應(yīng)活性的影響[J]. 張文達,王鵬翔,孫紹增,趙義軍,趙虹翔,嚴泰森,吳江全.  化工學(xué)報. 2017(08)
[3]準東煤熱解過程離子交換型Ca的行為特征及其對煤焦反應(yīng)性的影響[J]. 杜昌帥,劉栗,邱朋華,孫靜怡.  中國電機工程學(xué)報. 2018(01)
[4]前處理方法對準東煤樣中堿金屬及堿土金屬含量測定的影響[J]. 施云芬,咸陽,張更宇.  煤炭技術(shù). 2017(03)
[5]新疆高堿煤分選組分中堿性礦物賦存及差異演化研究[J]. 林雄超,楊遠平,徐榮聲,李首毅,岳文菲,王永剛.  燃料化學(xué)學(xué)報. 2017(02)
[6]水熱處理制備高濃度褐煤水煤漿技術(shù)研究進展及展望[J]. 李春啟.  潔凈煤技術(shù). 2017(01)
[7]新疆高油煤中鈉的分布及存在形式研究[J]. 朱川,張景,王越.  煤質(zhì)技術(shù). 2016(06)
[8]高鈉煤的賦存狀態(tài)及沾污抑制行為研究進展[J]. 王越,丁華,白向飛,朱川.  煤質(zhì)技術(shù). 2016(05)
[9]羧酸鈉對準東煤熱解過程的影響[J]. 劉輝,趙登,姜雷宵,許連飛,閆永宏,吳東陽,高繼慧,吳少華.  化工學(xué)報. 2016(11)
[10]準東煤層中鈉的分布與浸出行為[J]. 朱川,曲思建,張景,王越.  煤炭學(xué)報. 2016(06)

博士論文
[1]鈉元素對準東煤熱解和氣化過程的作用機理研究[D]. 張志遠.華北電力大學(xué)(北京) 2017
[2]難選鐵礦石促進富油煤熱解及鐵礦物回收技術(shù)研究[D]. 趙洪宇.中國礦業(yè)大學(xué)(北京) 2016
[3]水熱處理對低階煤碳結(jié)構(gòu)及熱解行為的作用機理研究[D]. 劉鵬.華東理工大學(xué) 2016
[4]煤中礦物質(zhì)在熱轉(zhuǎn)化過程中的演化行為[D]. 徐榮聲.中國礦業(yè)大學(xué)(北京) 2016
[5]生物質(zhì)熱轉(zhuǎn)化過程中堿金屬元素遷移的研究[D]. 張志昊.清華大學(xué) 2014
[6]生物質(zhì)熱解氣化過程中內(nèi)在堿金屬、堿土金屬的遷移及催化特性研究[D]. 江龍.華中科技大學(xué) 2013
[7]西部弱還原性煤熱解特性研究[D]. 趙云鵬.大連理工大學(xué) 2010

碩士論文
[1]準東煤預(yù)處理及快速熱解過程中鈉的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究[D]. 孫琪琪.華中科技大學(xué) 2016
[2]準東煤熱解過程中羧酸鈉的轉(zhuǎn)化及其對熱解特性的影響[D]. 吳東陽.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[3]丁集礦煤質(zhì)變化特征[D]. 張代波.安徽理工大學(xué) 2015
[4]全氧燃燒特殊氣氛對煤中堿金屬與堿土金屬遷移規(guī)律的影響[D]. 王立營.太原理工大學(xué) 2015
[5]不同水熱解條件下煤結(jié)構(gòu)變化的實驗研究[D]. 曾維薇.清華大學(xué) 2011



本文編號：3146914