煤热解技术可以在较温和的条件下得到富氢的焦油和煤气,以及富碳的高品质半焦,煤炭资源利用效率提高。中科院过程工程研究所新近研发了一种外热式内构件固定床热解反应器,实现了焦油含尘低、焦油收率高以及焦油品值高的优势,具有良好的应用前景。本文在此基础之上主要研究了内构件反应器内部颗粒排布方式的影响,以期对原有内构件热解技术进一步优化。本文的主要研究结果如下:1.本文以外蒙古煤和神木煤为原料,首先通过热重和格金实验研究了原料煤的热解特性。结果表明:外蒙古煤和神木煤的焦油产出温度约为350~500℃;外蒙古煤粒径减小失重增加,而神木煤粒径减小失重减小;随着升温速率增加,两种煤的失重都减小;粒径增加,两种煤的焦油产率降低。2.研究了在内构件反应器中颗粒排布方式对热解产物分布的影响,进行多组实验,并考察了煤种、温度等因素的影响。在炉温设定为800℃下,以外蒙古煤为原料进行了一组实验(即(a)内粗外细、(b)粗细混合、(c)内细外粗三次实验),在炉温设定为800℃和900℃,以神木煤为原料进行了两组实验,三组实验的热解产物分布具有相同的规律性:焦油产率:内粗外细(a)>粗细混合(b)>内细外粗(c),半焦产率:内粗外细(a)>粗细混合(b)>内细外粗(c)。3.进行了颗粒对热解气逸出阻力的冷态模拟实验,结果表明:不同颗粒对热解气产生的压降大小顺序为:细颗粒>混合颗粒>中颗粒>大颗粒。据此提出热解气的两种逸出方式:(Ⅰ)热解气直接向内层流动,经中央集气管流出反应器;(Ⅱ)热解气首先向外层扩散,再沿着反应器外壁流向反应器顶端,然后沿中央集气管壁缝隙向下流动,经中央集气管流出反应器。内粗外细(a)的热解气主要以(Ⅰ)方式流出,从外侧的高温区流向内侧的低温区,路径短,二次反应较少,焦油产率高,半焦产率低;内细外粗(c)的热解气主要以(Ⅱ)方式流出,经过外层的高温区,路径较长,二次反应剧烈,焦油产率低,半焦产率高;粗细混合(b)的热解气会以两种方式流出,但两侧阻力较分层热解时都比较大。因此,焦油产率:内粗外细(a)>粗细混合(b)>内细外粗(c);半焦产率:内细外粗(c)>粗细混合(b)>内粗外细(a)。