韩家湾块煤热解特性研究

发布时间：2020-11-20 15:58

　　 本文以韩家湾煤为原料,采用自主设计的装置进行热解实验。与传统固定床热解不同的是,该装置主体为卧式布置,不仅能够满足粉煤样品的热解还能满足大直径块煤的热解,并且能实时监测样品的温度和重量变化。本文实验部分主要分为四组:正圆柱形块煤热解、圆饼形块煤热解、正圆柱形型煤热解和正圆柱形碎煤堆热解。其中型煤和碎煤的热解实验可作为块煤热解实验的补充和对比。本文考察了块煤直径大小对煤块热解的影响,结果表明块煤直径越大,内部传热阻力越大,煤表面与中心的最大温差越大,半焦产率越小,焦油和水产率先增大后减小,热解气产率越大,半焦的热解程度也越大。说明了直径影响着传热,传热决定了传质。还考察了温度对块煤热解的影响,以热解气中三种主要成分H_2、CH_4和CO为例,计算它们在不同温度区间内的产率,结果表明其数值是随着温度的升高而增大的。对比实验结果表明,正圆柱形块煤热解时的内部传热过程可以简化为二维传热模型,圆饼形块煤热解时的内部传热过程可以简化为一维传热模型,煤块在热解时热量在从煤表面到煤块中心的传递过程中会优先选择较短的路径(热阻小的方向)进行传递。同形的型煤与块煤的热解过程相似,热解规律相近,两者相当于把一整块煤作为一个传热单元,热阻主要来源于系统内部,主要影响因素是直径。但碎煤堆的热解情况与前两者不同,原因在于每一个煤颗粒都是一个独立的热解单元,由于颗粒直径较小可忽略内部传热热阻,所以碎煤堆的热解程度主要与温度有关。通过块煤热解气体产物生成动力学分析,计算不同直径不同温度下的动力学参数,结果表明煤块直径的变化对气体产物生成活化能的影响不大,而气体产物生成活化能主要随温度变化。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ530.2
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
    1.1 我国煤炭资源现状
    1.2 煤炭资源的综合利用
    1.3 煤的热解
        1.3.1 煤的热解过程
        1.3.2 煤热解的反应机理
        1.3.3 煤热解的分类
        1.3.4 煤热解的影响因素
    1.4 本文研究目的与实验设计
2 原煤性质及实验方法
    2.1 煤样的性质分析
        2.1.1 煤样的工业分析及元素分析
        2.1.2 煤样的铝甑实验
    2.2 实验装置及操作流程
        2.2.1 实验装置和使用方法
        2.2.2 实验操作流程
        2.2.3 实验其他设备和仪器
    2.3 实验前的准备
        2.3.1 加热速率的选择
        2.3.2 空白实验
3 韩家湾块煤热解实验
    3.1 正圆柱形块煤热解实验
        3.1.1 煤块直径对煤热解时内部温度的影响
        3.1.2 煤块直径对煤热解时失重的影响
        3.1.3 煤块直径对煤热解产率的影响
        3.1.4 煤块直径对热解气成分及生成速率的影响
        3.1.5 热解产物半焦的分析
        3.1.6 块煤热解实验小结
    3.2 圆饼形块煤热解实验
        3.2.1 二维传热与一维传热的温差对比
        3.2.2 二维传热与一维传热的时间对比
    3.3 块煤热解过程中传热模型的建立
        3.3.1 基本假设
        3.3.2 模型建立
        3.3.3 初始条件与边界条件
        3.3.4 数值模拟与结果分析
    3.4 本章小结
4 韩家湾型煤、碎煤热解对比实验
    4.1 粉煤压成正圆柱型煤的热解实验
        4.1.1 型煤的制作
        4.1.2 型煤直径对煤热解时内部温度的影响
        4.1.3 型煤直径对煤热解产率的影响
        4.1.4 型煤直径对热解气成分及生成速率的影响
    4.2 正圆柱形钢笼内碎煤堆热解实验
        4.2.1 碎煤堆直径对煤热解时内部温度的影响
        4.2.2 碎煤堆直径对煤热解产率的影响
    4.3 实验结果比较分析
5 韩家湾块煤热解气体产物动力学分析
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

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本文编号：2891654