低阶煤低温热解提质特性实验研究

发布时间：2020-11-10 04:21

　　 加强低阶煤提质理论的研究,尤其是对过程微观描述及过程模拟模型的研究,将对我国乃至世界低阶煤提质技术的发展起到重要的推动作用。课题以蔚州长焰煤为研究对象分别从等温非等温角度、微观与宏观角度、数值模拟角度对低温热解定向提质机理进行了研究,研究的主要内容包括:1)对煤粉在非等温条件下和等温条件下的失重特性进行了实验研究,研究表明:干燥与热解的表观特征温度是反应(蒸发)速度与挥发物扩散速度竞争的结果;煤样热解反应区间是280℃~600℃,升温速率越高煤样热解反应越集中。2)基于热重/红外/气相色谱/质谱联用(TG-FTIR-GC-MS)技术建立元素迁移图谱。研究表明:元素迁移图谱能够指导热解产品定向优化及过程定向控制。550℃氧元素迁出率为52.4%,向煤气和焦油中的定向转移率分别为46.9%、5.5%,半焦、煤气、焦油中O对C、H的携带比(O:C:H)分别为1:12.81:0.76、1:0.62:0、1:6.81:7.66,半焦、焦油均呈现较好的成分组成特性。3)对蔚州长焰煤的干燥、热解过程进行了流化床实验台实验模拟,考察了粒径、床温、停留时间对热解产品成分及产率的影响,并对热解条件对半焦分选特性的影响规律进行了分析。研究表明:流化床干燥及热解的优化控制参数分别为粒径3~6mm、5min、240℃和粒径6mm、10min、550℃,半焦产率较高分布在72%~75%之间,半焦灰分在17.4%左右,煤气产率可至9.2%,焦油产率可至4.4%。半焦密度在热解过程中出现两级分化现象,对于目标灰分为9%,理论分选密度±0.1含量由原煤的38.5%变为550℃热解半焦的5%。4)对煤的化学结构参数计算模型进行修正,并进行热解过程与产物分布的数值模拟预测与验证。研究表明:热解过程及产物分布预测与实验结果间的误差在6.6%~17.6%之间,修正方法可行。其中450℃热解误差较大,模型对较低热解温度区的热解过程的预测尚需改进。
【学位单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TQ530.2
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外本学科领域研究现状
        1.2.1 反应器中宏观热解现象
        1.2.2 微观热解化学反应过程
        1.2.3 热解过程氧元素的迁移
        1.2.4 低温热解反应模型
    1.3 研究意义和主要内容
        1.3.1 研究意义
        1.3.2 主要内容
        1.3.3 技术路线
第2章 低温热解特性及元素迁移规律
    2.1 煤质分析
    2.2 热重分析
        2.2.1 实验内容与方法
        2.2.2 升温速率对干燥特性曲线影响
        2.2.3 升温速率对热解特性曲线的影响
    2.3 等温电热炉干燥
        2.3.1 实验内容与方法
        2.3.2 温度对干燥过程的影响
        2.3.3 停留时间对干燥过程的影响
    2.4 等温电热炉热解
        2.4.1 实验内容与方法
        2.4.2 热解温度对半焦性质的影响
        2.4.3 停留时间对半焦性质的影响
        2.4.4 半焦回吸特性
    2.5 元素迁移规律
        2.5.1 实验内容与方法
        2.5.2 煤样与半焦的工业分析及元素分析
        2.5.3 煤的官能团结构与热解产物分布
        2.5.4 碳、氢元素迁移规律
        2.5.5 氧元素迁移规律
    2.6 本章小结
第3章 流态化热解实验
    3.1 实验台
    3.2 流化床干燥
        3.2.1 实验内容与工况
        3.2.2 流化床干燥特性曲线
        3.2.3 调湿控制参数
    3.3 流化床热解
        3.3.1 实验内容与工况
        3.3.2 热解温度对产物分布的影响
        3.3.3 热解时间对产物分布的影响
        3.3.4 颗粒直径对产物分布的影响
    3.4 热解条件对半焦分选特性的影响
        3.4.1 实验内容与方法
        3.4.2 原煤可选特性
        3.4.3 半焦可选特性
    3.5 小结
第4章 CPD热解模型数值模拟
    4.1 模型假设
    4.2 模型修正
    4.3 热解产物分布预测
        4.3.1 颗粒升温速率
        4.3.2 半焦产率预测
        4.3.3 挥发分主要成分及产率预测
    4.4 小结
结论
参考文献
附录A 化学结构计算模型参数拟合
致谢
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【参考文献】

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本文编号：2877469