加压滴管炉煤热解实验研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所) | 被引量 : 1次 | 上传用户:laojiawolai
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为了研究输运床气化试验采用的典型煤种在高升温速率、高压、不同反应气氛的热解、气化反应过程,获得该煤种接近实际工况下的热解产物特性,为气化炉反应模型提供基础数据,本文使用加压滴管炉实验装置,对温度500~1000℃、热解压力常压~1MPa、反应气氛为氮气及氢气等各组工况及煤焦掺混氧化钙的工况进行了热解实验,并对热解获得的煤焦、焦油、气体进行了分析,测定了煤焦的气化活性和反应动力学参数。主要研究结果为:1)热解条件对热解产物的影响提高热解温度会使煤的热解程度加深,提高热解煤焦的失重率,900℃下进行热解,煤的干燥无灰基失重率超过工业分析Vdaf值;相同热解温度下,压力较高的工况,热解煤焦的失重率较低,Vdaf较高。加压加氢工况热解,煤焦的Vdaf受温度的影响比其他工况小。气体产物方面,二氧化碳、一氧化碳的产率随温度上升而升高,甲烷的产率在500~800℃随温度上升较快,900℃工况达到峰值;乙烯的产率在800℃工况达到峰值。各组工况间产气的对比显示,氮气气氛下进行热解,压力提高会使各气体产率下降;含氢气氛使甲烷和乙烯的产率明显提高,维持氢气体积分数不变提高压力,则氢气分压上升提高甲烷产率,其他气体产率下降。焦油产物方面,常压氮气工况焦油中含有一定脂肪族化合物,其余工况热解焦油的主要成分均为芳香族化合物,且多为稠环化合物。氮气气氛下热解,压力上升会使缩聚作用增强,焦油成分中碳环数多的稠环芳香类产物比例增大。加氢热解焦油成分与氮气气氛热解有差异,在氢分压较高的工况,氢气生成氢自由基对于缩聚作用的抑制较为显著。2)热解制得半焦的CO2气化反应动力学使用等温法测定了不同工况制得的煤焦的气化反应活性,归纳了温度500~1000℃、压力常压~1MPa这个范围中的热解条件对气化活性的影响。高温热解焦的气化活性要低于低温热解焦,加压热解焦的气化活性稍低于常压热解焦,压力影响小于温度影响。常压加氢工况制得的热解焦,其气化活性高于氮气气氛热解焦,而加压工况的气氛是否含氢对气化活性的影响不显著,氢气与煤的反应主要表现为甲烷化反应,对煤焦的化学结构影响很小。掺杂氧化钙热解的煤焦在气化反应前期有非常高的反应活性,但在反应进行到一定程度后,速率出现大幅下降。
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