热解炭化型煤的生产工艺研究及优化

发布时间：2020-06-03 22:36

【摘要】：我国的化石燃料能源目前呈现出的特点是“富煤、少油、贫气”,煤炭作为最主要化石能源的格局将长时间不会改变。散煤在燃烧过程中排放的气态污染物不易扩散,距离地表近,会严重危害环境。低阶粉煤是散煤的主要来源,炭化型煤具有抗压强度高、对环境污染微乎其微的特点。将低阶粉煤制备炭化型煤技术是低阶煤科学、合理转化的一条重要技术途径。本文以型煤为主要原料,考察了炭化条件对型煤性能的影响,并对型煤炭化过程中热失重和挥发分释放规律进行研究;利用Aspen Plus软件对炭化过程进行数值模拟和评价;最后,研究了实际生产工艺并进行了物料衡算。经研究获得的主要结果和结论如下。(1)炭化条件对炭化型煤的抗压强度、燃烧特性和炭化产率有不同程度的影响。在相同的炭化终温时,炭化型煤的抗压强度随着炭化时间增加而升高;在相同的保温时间下,炭化型煤的抗压强度随着炭化温度增加而升高。炭化型煤的炭化产率也符合相同的规律。从热重分析结果可知,随温度升高和时间增加,型煤中的挥发分不断析出,在453℃达到最大失重速率。在炭化终温750℃,保温时间为15min的工艺条件下生产的产品性能就能达到现行洁净型煤标准。(2)Aspen Plus软件模拟炭化型煤生产流程结果与实验室结果相符合。采用Aspen Plus软件建立炭化型煤制备过程的简化模型,将型煤炭化热解的过程简化为CPD模型,将得出的炭化产率模拟值与实验室实际值进行了比较,认为使用该模型是可靠的。针对干燥过程、炭化产率随温度变化情况和型煤含碳量随温度变化的结果进行了分析,分析结果与实验室实验结果基本一致,600℃-800℃时有利于热解。为热解炭化型煤工艺的优化提供了参考依据。(3)根据实验研究结果,和Aspen Plus软件模拟结果,结合物料平衡和热量平衡,优化设计方案,本论文采用立式热解一体炉中低温型煤干馏工艺技术,研究核心工艺流程和工艺参数,分析核心设备干馏炉的结构和特点,对干馏炉进行物料平衡和热量衡算,为实际生产时调整工艺提供参考。热解炭化项目建成后可以回收炭化热解低阶粉煤过程中副产物煤焦油和煤气,实现低阶煤的分级利用。
【图文】：

原料,样品,元素分析,原料工业

第二章实验原料、装置及测试方法二章实验原料、装置及测试方用原料破碎、配煤、均化、成型得到未炭化型煤表 2. 1 所示。表 2. 1 原料工业分析和元素分析结果元素分析（wt%，ad）工业分析H N S OaM A 3.99 6.04 0.67 1.2 1.34 18.65ence 2. 1 所示。

装置图,管式炉,结构示意图,热重分析仪

热解炭化型煤工艺研究及优化12图 2. 2 管式炉结构示意图2.2.3 热重分析仪热重分析仪（Pyris1 TGA）主要由温度控制系统和重量测试系统组成。热重分析仪装置图及内部结构情况如图 2. 3 所示。图 2. 3 Pyris1 TGA 型热重分析仪2.2.4 在线气体分析质谱仪在线气体分析质谱仪（QIC20 型）用来在线检测在模拟型煤炭化过程中释放的H2、CO 和 CH4 气体。在线气体分析质谱仪（QIC20 型）结构如图 2. 4 所示。
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ530.2

【参考文献】