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粉煤低温快速热解主要影响因素的基础性研究

甘艳萍  
【摘要】:本文以粉煤的加工利用为背景,针对煤热解工艺,引入悬浮态高固气比反应技术,以提高反应速率、缩短反应时间、提高煤焦油收率为目标展开研究,为悬浮态高固气比反应技术在粉煤快速热解技术中的应用提供理论基础。 本文选用榆林低变质粉煤作为原料,利用热重分析仪和煤热解实验平台对粉煤快速热解进行研究。本文主要研究工作包括: (1)通过热重分析仪研究了升温速率、终止温度、催化剂种类以及不同催化剂掺入量对榆林粉煤热解过程中失重率的影响,并使用分布活化能模型对榆林粉煤的热解动力学进行了研究。结果表明:随着升温速率的升高,热重积分曲线向高温区偏移,粉煤热解的最大失重速率温度随之升高;随着热解温度的增加,粉煤的热解失重率也逐渐增加,但热解终温越高,煤的失重率增加越不明显;Fe_2O_3和TiO_2加入对煤热解的失重率影响较大;随着催化剂的加入量增加榆林煤热解的失重率也随之增加。热解动力学研究结果表明DAEM动力学模型能够较好的解释所获得的热力学曲线,氧化铁加入可以有效地降低煤热解反应的活化能,使反应易于进行。 (2)通过实验平台研究了榆林粉煤在固定床反应器中各影响因素下产品收率的变化规律;探讨了不同种类的催化剂对榆林粉煤的加氢热解过程中的催化作用。结果表明:升温速率越快粉煤低温热解所得的焦油收率越高,粒径为0.08-0.105mm的粉煤焦油产率在反应温度为600℃时最高,可以达到15.71%;随着反应温度的升高获得焦油产率最大值所对应的粒级由微米级向毫米级移动。催化剂的加入有利于提高煤加氢低温快速热解过程中的气体和焦油收率,其中CaO和MnO_2的加入显著的提高了热解过程中气体的产率,Fe_2O_3的加入则大大提高了粉煤低温热解过程中焦油的产率。 本文进行了粉煤快速热解技术的理论与试验研究,为粉煤快速热解技术奠定了理论基础。


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