玉米芯挥发分对褐煤热解过程及其产物的影响

发布时间：2020-04-06 20:48

【摘要】：随着我国经济的快速发展,煤炭消耗急剧地增加,导致了高品质煤储量逐渐减少。因此,开发和利用包括褐煤和生物质在内的低阶能源对资源合理利用和缓解能源紧缺的压力有着积极的作用。煤和生物质共利用逐渐成为能源领域关注的热点,该技术可以促进化石燃料的可持续利用和可再生能源的充分发掘,同时还可以减少环境污染,实现能源的优化组合。煤和生物质共热解作为煤和生物质共利用的基础,对其后续利用起到至关重要的作用。基于生物质中较高H/C原子比、富含丰富的碱金属和碱土金属元素(AAEMs)等在共热解过程中容易产生协同效应的因素,本文针对生物质与煤之间可能存在的协同效应做了进一步的探讨,重点考察玉米芯(CR)挥发分对褐煤(LR)热解作用及其产物的影响。为了考察玉米芯中AAEMs的作用,将玉米芯进行脱矿物质处理制得脱矿物质玉米芯(CD),对比考察了两种玉米芯挥发分对褐煤热解作用过程的实验(CR-LR、CD-LR),从而确定其作用中玉米芯挥发分和AAEMs对热解产物的影响。结论主要包括以下几个方面：(1)基于物料组成的差异性,褐煤与玉米芯的热解特性有着明显的不同。由于CR中AAEMs对热解过程的催化作用,其热解产物如半焦、液相和气相产物的产率与CD不同。其中CR热解的半焦产率大于CD; CR热解产生的CO2、CH4和H2的产率大于CD,其CO的产率小于CD；在较低热解温度条件下CD热解产生的液体产率、重质焦油和轻质焦油都大于CR。(2)玉米芯挥发分对褐煤热解的作用过程促进了液相产物的进一步分解,使液相产物部分转化为气相产物,四种主要气体(CH4、H2、CO和C02)的产率都升高；因CR中AAEMs的作用,使得CR-LR的CO2和CH4的产率高于CD-LR,在热解温度较高的条件下其H2的产率略高于CD-LR。(3)玉米芯挥发分对褐煤热解的作用过程使得液相产物的产率、重质焦油和轻质焦油的产率都降低,其中液相产物的产率下降了约10%左右。在较低的热解温度下,由于CR中AAEMs的催化作用,使得CD-LR的液相产物的产率、重质焦油和轻质焦油产率都大于CR-LR, CR-LR的酚类化合物的产率大于CD-LR。(4)玉米芯挥发分对褐煤热解的作用过程对褐煤半焦的产率、孔结构几乎没影响,但对褐煤半焦的化学结构有一定的影响,使得褐煤半焦中小于5个芳香环的碳结构所占比例有所下降,且CR-LR实验对褐煤半焦的化学结构较CD-LR明显；玉米芯挥发分的作用促进了褐煤半焦中的Na、K含量的挥发；在较低的碳转化率条件下,经过玉米芯挥发分作用的褐煤半焦的氧化反应性有所下降,这与不同热解条件下制得的褐煤半焦中小环芳香结构所占比例的大小相吻合。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ530.2

【参考文献】