论文部分内容阅读
褐煤是一种复杂的有机混合物,其各向异性对褐煤热化学反应性影响很大。采用一定的方法使褐煤中结构、性质相近的组分富集,并对其化学性能进行研究,有利于了解褐煤的本质特性。本文选用胜利褐煤(Shengli简称SL)作为研究对象,通过氯化锌密度分级、显微组分分级、固有矿物质脱除等方法对胜利褐煤进行分级,从而将煤样富集为结构、性质尽可能一致的组分。干基煤及分级后煤样通过工业分析、元素分析、SEM、FTIR等方法进行基础表征;对所分级煤样进行燃烧、热解、化学吸附、程序升温水蒸气气化和二氧化碳气化性能表征;并对煤样的热解及燃烧反应过程进行动力学分析。实验结果表明,氯化锌分级所得煤样主要分布在分级密度大于1.5范围内。S1.2-1.3、S1.3-1.4煤样在热解过程中最大失重速率分别为1.80、1.69%min-1高于其它煤样的最大失重速率,而两者的Tmax分别为430℃、413℃,较其他煤样略低,说明此两种煤样具有较好的热解性能。S1.2-1.3、S1.3-1.4的可燃指数分别为1.70、2.21(×104,%min-1℃-2),综合燃烧指数分别为2.78、3.93(×107,%2min-2℃-3),说明分级密度在1.2-1.4g cm-3范围内的煤样具有良好的燃烧性能。在300-500℃温度区间内,S1.2-1.3、S1.3-1.4的燃烧活化能分别是48.4、45.0kJ mol-1,低于其它分级样品。显微组分分级过程表明胜利褐煤中存在两种可分离的显微组分:树状和密实状,此两种煤样的表面形貌显著不同,而且在一定粒径范围内其外观形貌不随粒径的大小而变化。密实状煤样的初始热解温度、最大失重温度分别为274℃、400℃,均小于树状相的296℃、445℃;且密实状煤样最大失重速率为1.30%min-1,高于树状相的1.23,说明密实状煤样的热解性能优于树状煤样。树状煤样的可燃指数和综合燃烧指数分别为0.683(×104,%min-1℃-2)、1.31(×107,%2min-2℃-3),均大于密实状煤样的0.466、0.850,说明树状煤样的燃烧性能优于密实状煤样。固有矿物质的存在降低了胜利褐煤热解性能,有利于其二氧化碳气化和燃烧;盐酸洗煤的可燃指数及综合燃尽指数均低于干基煤。当氧气浓度为5%时,在320-355℃温区内,干基煤的燃烧活化能为103.7kJ mol-1;当氧气浓度为80%时,活化能降至90.8kJ mol-1。随着氧气浓度的提高,盐酸洗煤样的可燃指数从0.288增加到0.451(×104,%min-1℃-2),燃烧综合指数从0.380增加到0.899(×107,%2min-2℃-3)。氧气浓度的增加改善干基煤及盐酸洗煤的燃烧性能。