固定床内煤热解过程中的颗粒特性分析
摘要：本文在自建的小型固定床上研究了煤在固定床内热解的颗粒特性，考察了诸多因素（温度、热解时间以及粒径大小）对煤颗粒破碎特性的影响。
关键词：固定床煤的热解颗粒特性
一、引言
长期以来，由于我国煤炭的综合利用技术落后，煤炭的利用率低下，致使烟尘、二氧化硫等污染物大量排放到环境中，导致大气中PM2.5等悬浮颗粒物浓度逐年上升。所以，合理、高效、节约地开发和利用煤炭资源成为我国发展清洁能源的重要出路。
煤炭无论是进行燃烧，还是气化、液化、干馏，煤的热解都是这些过程的初始和伴随反应，因此热解是煤热加工过程的最基础过程。热解是大多数煤转化过程首要及重要的步骤，它主要受温度，压力，升温速度，煤颗粒尺寸，煤级和反应环境影响。
二、煤热解研究对煤炭利用的意义
煤的热加工是当前煤炭加工中最重要的工艺，热解是许多煤转化过程的前驱步骤，对后面的转化步骤有重要影响。煤的热解与煤的热加工技术关系极为密切，取得的研究成果对煤的热加工转化过程有直接的指导作用。
另外，煤的热解还是气化、液化等转化过程的重要步骤。为石油化工、电力等领域新技术的产生、研究和发展，提供理论依据。
随着人们对煤热解应用技术研究的深入和燃烧技术的发展，为煤的高效、经济、清洁利用提供了新的途径。
三、本文研究的内容
本文研究的主要任务是设计和搭建小型固定床实验台以及研究固定床内煤热解过程中的颗粒特性。其具体研究内容如下：
1.设计并搭建用于研究固定床内煤热解过程中的颗粒特性分析的装置；
2.调试和改进、完善试验台，并在试验台上进行各组煤的热解实验，重点考察不同的床温，燃料的粒径，初始粒径对热解破碎的影响；
3.针对所选煤种进行煤的结构和热解反应规律的研究，掌握煤热解气化过程中的热解破碎机理；
4.熟悉固定床气化炉的工作特性；
5.根据实验数据得出破碎的规律，为实际煤气化炉的优化提供依据。
四、固定床反应器简述
固定床反应器又称填充床反应器，定义为：凡是流体通过固定不动的固体颗粒构成的床层进行反应的装置都称作固定床反应器。又称填充床反应器，装填有固体催化剂或固体反应物用以实现多相反应过程的一种反应器。床层静止不动，流体通过床层进行反应。它与流化床反应器及移动床反应器的区别在于固体颗粒处于静止状态。
五、煤热解破碎实验
用筛分法对霍林河褐煤进行分选，得到不同粒径的煤颗粒。在搭建的小型固定床上进行热解破碎试验。通过对几组煤在热解过程中破碎特性的研究，考查了煤颗粒粒径、炉床温度、停留时间对破碎的影响。
实验装置为一小型固定床试验台，该试验台配备的载气为氮气，在床层内安装K型铠装热电偶，用于监测炉内温度，恒温加热仪为××型恒温仪，样品粒径分布特性通过不同规格的筛子进行筛分得到。
1.煤颗粒破碎特性的实验步骤
试验分三组进行，测试煤颗粒在不同升温速率和不同颗粒尺寸下的热破碎情况。粒径为0.5mm～1mm，1mm～2mm和2mm～3mm的煤颗粒；热天平的升温速率分别为50K/min，100K/min和150 K/min。在实验过程中采用0.28mm到0.4mm石英砂砂作床料，加入定量的煤颗粒。通过石英玻璃管的外套电加器保证实验过程中的温度，燃烧气体成分通过出口管通出。热解过程中的煤颗粒以及热解完全的煤颗粒通过冷却后测定其粒度分布。热解后的破碎颗粒留在石英板上，最后对破碎的煤颗粒进行筛分称重。
开始时先通入氮气，以置换出反应器中的空气也用来保护炉内的惰性反应气氛，同时及时将煤热解产生的挥发性产物带离样品，从而减少由于二次反应对试样瞬时重量带来的影响。当达到预定的实验温度时，将一定粒度的实验煤样从反应管顶部一次加人到固定床中，并迅速拧紧顶盖法兰，此时实验煤样将以固定床状态经历氮气气氛下的热解、气化及燃烧等反应，获得不同气氛下多因素对煤热解颗粒特性变化的影响。
2.煤热解的不同影响因素
在实验过程中，对各种不同的煤在实验台架上进行了实验，观察其在热解后的单位长度范围内的质量变化分布。
2.1炉床温度床温分别450℃，520℃，600℃下的热解
2.2停留时间分别在床内停留10min，20min后取出煤样观察
2.3煤颗粒粒径3种不同的煤颗粒径（分别为：0.5～1mm、2～3mm 与3～4mm）在实验台上进行了实验
3.实验数据图
由于用和龙烟煤做实验时结渣造成固定床管严重堵塞，所以其筛分特性无法得到，以下图形均是霍林河煤的筛分特性图。煤质分析见表5-1
共分7组工况，以进行对比：
3.1粒径为3～4mm 炉内停留时间为20min 终温600℃
3.2 1～2mm 20min 520℃
3.3 1～2mm 10min 520℃
3.4 0.5～1mm 20min 520℃
3.5 1～2mm 20min 600℃
3.6 3～4mm 20min 520℃
3.7 1～2mm 20min 450℃
在筛分破碎后煤粉时，有一定量的煤粉无法筛分出来，但是事先对这个结果做了最大限度的降低，从各处文献资料来看，煤粉破碎量最少的粒径分布在0.3～0.5mm范围内，而这个粒径也是在做试验筛分沙子的时候最少的，取得足够的石英砂是必要的。由于石英沙不会热分解，因此在处理结果时只要把沙子的粒径分布处理掉，即可得破碎后煤的粒径分布。
试验过程中加样品时开盖温度620oC闭盖时温度604oC，加热过程中温度最高升到623oC最低降到585oC，加热时间20分钟。试验过程中加样品时开盖温度524oC闭盖时温度498oC，加热过程中温度最高升到530oC最低降到480oC，加热时间20分钟。
试验过程中加样品时开盖温度540oC闭盖时温度518oC，加热过程中温度最高升到532oC最低降到483oC，加热时间10分钟。
试验过程中加样品时开盖温度538oC闭盖时温度521oC，加热过程中温度最
高升到529oC最低降到476oC，加热时间20分钟。
试验过程中加样品时开盖温度598oC闭盖时温度580oC，加热过程中温度最高升到626oC最低降到592oC，加热时间20分钟。
试验过程中加样品时开盖温度541oC闭盖时温度525oC，加热过程中温度最高升到532oC最低降到488oC，加热时间20分钟。
试验过程中加样品时开盖温度460℃，闭盖时温度448℃，加热过程中温度最高升到472℃最低降到434℃，加热时间20分钟。控温过程中之所以会出现最高最低温度是因为恒温破碎需要先将温度升到预定值，再开盖加入试验样品，开盖后床内温度必定有所改变，而闭盖后的温度波动是由于温控表不太灵敏所致。试验表明开盖温度最好高于预定温度20oC左右放入样品煤粉，才不至于闭盖温度太低与预定加热温度，而再调温的过程中加热或是停止加热时，都要预留一定的缓冲温度段。
六、实验结果
同加热时间同加热温度不同粒径比较
根据实验结果可知，520℃下，加热20分钟，0.5～1mm，1～2mm 和3～4mm的煤颗粒破碎特性随粒径的减小，破碎程度越高，越容易破碎，且破碎后的粒径主要分布在0.28mm以下。
同粒径同加热温度不同加热时间比较
加热温度相同的1～2mm粒径的煤，加热时间越长破碎程度越明显，且破碎后的粒径主要分布在0.28mm以下。
同粒径同加热时间不同加热温度比较
加热时间相同的1～2mm的煤粉加热温度越高破碎现象越显著，且破碎后的粒径主要分布在0.28mm以下。
并且所有破碎图有一个共同的特点是粒径集中分布在所取煤样粒径的下一个粒径段和0.28mm以下这个粒径段。
七、结语
本文以煤热解的颗粒特性为研究对象，自行设计并搭建了小型固定床试验台，并应用它研究了霍林河褐煤的热解破碎特性。通过试验台的设计、搭建、调试、改进和破碎试验得出以下结论：
1.热应力在大颗粒炭粒表面处具有最大的压应力，在炭球中心具有最大的拉
应力，拉应力是造成炭粒破碎的主要原因。大颗粒炭粒内部的气孔、裂隙很可能成为破碎中心，虽然这些破碎中心可能不位于球心，但由于它很容易产生应力集中，即使当球心处的热应力还远未达到炭粒的极限抗张强度时，该处的应力值已超过炭粒的极限抗张强度，而使炭粒发生破碎；
2.根据实验结果可知，在加热时间和加热温度相同的情况下，煤颗粒破碎特性随粒径的减小，破碎程度越高，越容易破碎。在加热温度和煤颗粒的粒径相同的情况下，加热时间越长破碎程度越明显。在加热时间和煤颗粒的粒径相同的情况下，加热温度越高破碎现象越显著。而且所有破碎图有一个共同的特点就是破碎后的煤颗粒径分布都是呈两头多的葫芦状，即粒径集中分布在所取煤样粒径的下一个粒径段和0.28mm以下这个粒径段。
由于国内外对煤热解的研究还没有达到非常成熟的地步，一些理论和试验的提出主要是顺从对煤燃烧研究的思路，因此在某些方面存在着一定的弊端。本文从部分颗粒特性和热解试验方面对煤热解的颗粒特性进行研究，只得到了一部分结论。由于时间和技术上的限制，本文的工作只能到此为止。对于煤热解的研究尚有许多具有意义同时也富有挑战性的工作。
参考文献
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煤热解反应过程及影响因素 煤是一种具有广泛用途的化石燃料，其在发电、热水供应、重工业等领域得到了广泛 应用。煤的热解反应是指在高温条件下，煤中的高分子化合物转变为低分子化合物的过程。本文将重点介绍煤的热解反应过程及影响因素。 煤的热解反应可以分成三个阶段：干馏、半焦化和炭化。在这些过程中，煤的结构和 化学成分都发生了变化。下面将详细介绍这三个阶段。 1. 干馏阶段 干馏阶段是指在煤内部发生的高分子热解过程，其最初温度一般在200℃左右。当煤 中的所含水分（以及其它挥发物）被蒸发后，煤中的高分子化合物（如素有机物、亚油有 机物、氮有机物等）开始逐步降解，生成轻油、气态化合物和残炭。这是煤热解过程的初 级阶段。 2. 半焦化阶段 半焦化阶段是指煤的主要失重阶段，此时温度已经升至400～600℃。在这个过程中，生成的气体和液体被进一步分解，颗粒物质则逐渐黏结在一起，形成半焦或焦质，同时伴 随着大量的挥发份释放。这个过程是热解的重要阶段，因为它将煤的固体残留物转化为所 需的燃料或原料。 炭化阶段是煤的最后一个重要阶段，也是煤热解的最终阶段。温度在600℃以上时， 半焦质中的碳原子开始重排，形成石墨晶体，最终残留下来的是炭质。在这个阶段，挥发 份的释放率已经非常低，而炭气形成的速度将越来越快，因此炭化过程是一个相对稳定的 过程。 影响煤热解反应的因素主要包括煤的种类、温度、煤质及反应条件等。以下是详细介绍： 1. 煤的种类 煤的种类对热解反应的影响非常大。不同种类的煤在其成分、结构和性能等方面都有 所不同，因此在热解反应中其化学反应途径和生成物也会不同。比如说，气态产物中的CO 和CO2的比例会随着煤种的不同而有所变化，高灰烬煤的半焦化反应比低灰烬煤反应容易，但其炭化率却相对较高。 2. 温度 温度是煤热解反应的重要因素之一。煤的热解反应温度一般在200℃至800℃之间， 具体温度取决于煤种和反应条件。随着温度的升高，热解反应的速率和生成产物的热值将 会增加。但过高的温度也可能导致产物的分解或燃烧而导致产物的损失。
固定床 当气体以较低速度自下而上通过均匀固体颗粒床层时，气体只在静止不动的固体颗粒空隙中穿过，固体颗粒床层的高度基本上维持不变，这样的床层称为固定床。随着气体流速增大，固体颗粒床层开始松动，固体颗粒的相对位置也在一定区域内调整，床层高度略有增加；如果气体流速继续增大，固体颗粒则完全悬浮在向上流动的气体中，并进行相当不规则的运动；气体流速进一步增大，床层高度将随之增加，固体颗粒的运动更为激烈，但仍停留在床层中，而不被气流所带出，这样的床层称为流化床。当气体流速继续增大，流化床的上界面消失，固体颗粒分散悬浮在气体中并被气流夹带而离开床层，这样的床层称为气流床，此时，气体通过固体颗粒床层的压力降随气体空塔速度的增大而急剧减小，甚至固体颗粒被气体全部带出。根据上述原理，形成3种制气技术，即固定床气化、流化床气化和气流床气化。 固定床气化技术的特点是原料煤预处理相对简单，气化炉出口粗煤气组成中甲烷、酚、焦油等杂质含量较高，冷煤气效率高，适合于煤制天然气。其主要特点如下： 1、粒度分布：5-50mm之间，大于50mm和小于5mm的应小于5%。 2、灰熔点高于120度。灰和水的总和小于50%。适合高水分、高灰分含量的低阶煤。适应高灰、高水、高灰熔融性温度的煤。 3、煤要有一定的热强度和机械强度。 4、煤气中含体积分数10％左右的甲烷比较适合煤制天然气项目，投资也相对较低。这也是国内多数煤制天然气项目选择鲁奇炉的原因。 5、毎产生1000NM3的甲烷，要产生1.7吨难处理的含酚废水。 其不足之处是：使用块煤、煤气水量大、副产品量少时难以加工利用。 采用加压固定床气化炉的缺点是： 1）要使用块煤（粒度煤）、价格高； 2）煤的粘结性不能太强（可应用煤种受到限制）； 3）气化强度较低（单炉产气量有限、需使用很多台炉）； 4）在气化年轻煤种时，焦油产量较大（烟煤，约4～6％；褐煤，约5～8％）； 5）碳转化率较低，冷煤气效率低；（灰渣中含碳高） 6）蒸汽分解率低（～40％），消耗量大，未分解蒸汽冷凝后造成废水量大； 7）环保方面的潜在问题（焦油和水处理）； 8）需要设置流程复杂的焦油处理、循环水处理系统；目前国内有些使用鲁奇炉的项目通过环评，我们认为审查者不应只看纸面上的方案，一定要看实际运行效果 优点是：气化年轻煤种时，合成气中甲烷含量较高，变换、甲烷化 负荷较低
影响煤热解及气化过程中氮化物迁移的主要因素分析 【摘要】尽管无法明确划分煤气化过程的各个阶段，但基本上可以分为开始的热解阶段和接下来的气化阶段。由于燃料本身的非均匀性和热解产品的多样性，燃料氮在热解、气化过程中的变化是一个非常复杂的过程。煤热解阶段对接下来的转化过程具有较大的影响，且对新的污染控制措施具有重要意义。 【关键词】煤化工；热解反应；氮化物迁移；多相分解；释放速率；变质程度；反应活性 ０引言 热解过程中，煤中的氮以不同的化合形态分配到半焦、焦油和气相之中；释放出的HNCO、HCN和NH3来源于原煤、焦油和半焦，部分直接来自初级热解过程，部分来自二次热裂解反应过程；气化过程中，存在于挥发分和半焦中的含氮物通过均相和多相分解反应释放到气体中。由于反应系统的复杂性和含氮中间物较高的反应活性，将导致煤热解过程中氮在气相产物、焦油和固体残留物中的分配及HCN和NH3的形成和释放被煤本身的特性和各种反应条件所影响。 １煤特性的影响 煤在受热或其它化学处理过程中表现出的活性称为煤的反应性，又称煤的化学活性。通常所说的煤的热解反应性、气化反应性等指在一定温度条件下煤与不同气体介质(如氢、氮、二氧化碳、氧、水蒸气等)发生化学反应的能力。反应性强的煤在热解、气化和燃烧过程中反应速率快、效率高。煤反应性的强弱，随变质程度的不同而变化。有研究表明，褐煤的反应性最强，当温度较高时，温度升高反应性增加的幅度减小；无烟煤的反应性最弱，在较高温度时，温度升高反应性显著增强。因此，实验条件的影响规律是随煤阶的不同而变化的，煤阶也是影响存在于煤结构中的氮化物在热解、气化过程中迁移的最重要因素之一。 一般来说，随煤化程度的增加，煤基本结构单元的缩合度增加，缩合芳环数增加。研究表明，芳环(包括杂环)结构对煤的大分子网络热稳定性具有明显的作用，芳环或杂环结构单元的尺寸越大，环体系越稳定，氮化物的变化随变质程度的变化也相应地与其热稳定性有关。 ２反应器特性的影响 虽然严格来讲，能够满足本征条件的反应器不应影响实验结果，但对文献资料中不同反应器类型的实验结果分析对比可以看出，反应器确实对煤热解、气化实验结果具有较大的影响，同一种煤样在不同反应器中进行类似条件下的实验，其结果会相差很大，和HCN的释放趋势甚至出现截然相反的结果。例如，Solomon
煤热解过程中硫的释放与转化研究 汪波;郝晓路;李永华 【摘要】Gas H2S is the main cause of corrosion in the high temperature boiler water-cooled wall, which is main-ly produced during the pyrolysis stage. The deep understanding of the sulfur precipitation characteristics during the coal pyrolysis process contributes to reducing sulfur pollution and high temperature corrosion in the coal thermal conversion process. By using sedimentation furnace experiment, fast temperature pyrolysis of four different types of coal is conducted, and the sulfur coke samples after pyrolysis are also analyzed. The results show that during the pyrolysis process, the sulfur amount of precipitation increases with the rise of temperature. The precipitation of py-rite sulfur is faster than the organic sulfur and its precipitation temperature is lower. And the pyrite sulfur in coal has been broken down completely under 900 ℃. By using numerical calculation software, a prediction model which can analyse on separation and transformation of sulfur during coal pyrolysis process in high heating rate is set up. By comparing the simulation results with experimental ones, the availability of the proposed model is proved.%H2 S气体是引起锅炉水冷壁高温腐蚀的主要原因，而热解阶段是H2 S等污染物形成的最主要阶段，充分认识煤粉热解过程中硫析出特性，有助于降低煤粉热转化过程中产生的硫污染和减少高温腐蚀。利用沉降炉实验台对4种不同煤种进行了快速升温热解，并对热解后的焦样进行硫分析，结果表明，热解过程中硫元素的析出量随温度的升高而增多；黄铁矿硫比有机硫析出的更快且析出温度也更低，且煤粉中的黄铁矿硫在900℃
煤热解反应过程及影响因素 煤热解反应是指煤在高温下失去结晶水和挥发分解的过程，是煤的直接转化过程之一。煤热解反应途径可分为两种：一种是热解分解反应，一种是热解气化反应。煤热解反应主 要受煤的性质和反应条件的影响，因此影响因素非常多。下面将详细介绍煤热解反应过程 及影响因素。 一、煤热解反应过程 1. 煤热解分解反应 从化学反应上看，热解过程主要包括挥发分解和固相炭化两个反应过程。煤在高温下 会分解产生气体和炭质残渣。在这个过程中，煤的结构和化学成分将发生变化。 挥发分解是指煤在高温下失去挥发分子，如水、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、 苯等。挥发分解是热解反应的一个重要组成部分，也是煤热解反应的初级过程。 固相炭化是指挥发分解后的残渣进一步失去挥发分子，形成固体碳。在煤热解分解反 应中，固相炭化是一个重要的过程，直接影响到煤的炭化程度和炭产率。 煤热解气化反应是指煤在高温下分解产生可燃气体的反应。煤热解气化反应可以分为 两种类型：一种是干燥气化，一种是干馏气化。 干燥气化是指煤中的水分在高温下挥发出去，煤的有机物质则发生气化反应，生成一 氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体。 这两种类型的气化反应共同构成了煤热解气化反应，是煤直接气化的重要途径。 二、影响煤热解反应的因素 1. 煤的性质 煤的性质对煤热解反应有着重要的影响。煤的挥发分是煤热解反应最主要的产物，所 以煤的挥发分含量对煤热解反应有着重要的影响。通常来说，挥发分含量较高的煤热解反 应活性较大，气化性能较好。 煤的结构和成分也会影响煤热解反应。不同类型的煤（例如烟煤、褐煤、石煤等）在 热解过程中产物组成和气化特性都有所不同。 2. 反应条件
煤热解动力学研究 引言 热解是煤燃烧、气化和液化等热加工工业中的基本过程之一，也是成煤过程中的基本环节[1]。因此，研究煤的热解不仅为煤的热加工过程提供科学依据，也能为加深煤化学研究提供重要信息。在研究煤的热解动力学过程中，必然涉及反应速率与活化能和指前因子等动力学参数[2-4]。本文着重探索几种热解模型和热解动力学模型，并针对在还原气氛下进行煤热解这一课题，进行动力学选择和分析。 1热解模型 随着近十几年的现代仪器的发展，采用Py-FIMS、13C-NMR（碳核磁共振波谱法）、TG-FTIR（红外光谱仪）等手段对煤结构的研究，使得人们有可能有可能以煤的结构为基础研究煤的热解机理，并由此建立了比较成功的煤热解网络模型，如由用来描述气体逸出与焦油形成的降解一蒸发一交联的FG-DVC模型、FLASHCHAIN模型和化学渗透脱挥发分(CPD)模型。这些模型都是用简化的煤化学和网络统计学描述焦油前驱体的生成，但在网络几何形状、断桥和交联化学、热解产物、传质假设和统计方法上各有不同[5]。 1.1 FG-DVC热解模型 FG-DVC（Functional Group Depolymerization Vaporization Crosslinking）模型是由用来描述气体逸出的官能团模型与描述焦油形成的降解一蒸发一交联模型结合而成的。FG模型是用来描述煤、
半焦和焦油中气体的产生与释放机理；DVC模型是用来描述在桥键断裂和交联发生的影响下煤中大分子网络所发生的分解和缩聚行为，预测碎片的分子量分布情况[6]。FG-DVC模型的基本概念：（1）煤中官能团分解产生小分子类热解气体；（2）大分子网络分解产生焦油和胶质体；（3）胶质体分子量的分布由网络配位数决定；（4）大分子网络的分解是由桥键的断裂来控制，而桥键的断裂是受活泼氢限制；（5）网络的固化是由交联控制的，交联的发生伴随着二氧化碳（桥键断裂前）和甲烷（桥键断裂后）的放出。低阶煤（放出大量二氧化碳）在桥键断裂以前发生交联，高挥发分的烟煤（几乎不产生二氧化碳）在交联前就经历了明显的桥键断裂具有高流动性，故放出二氧化碳量的增加致交联的增加和流动性的降低；（6）焦油的逸出是受传质控制的（焦油分子蒸发到小分子气体或焦油蒸汽中以与其蒸汽压或轻组分体积成比例的速度被带出煤粒，高压减小了轻组分体积，所以就降低了具有较低蒸汽压大分子类产品的产量）。 Serio等[7]对FG模型作了进一步假设：1）大部分官能团独立分解生成轻质气体；2）桥键热分解生成焦油前驱体，前驱体本身也尤其代表性的官能团组成；3）焦油和轻质烃或其它组分相互竞争煤中的可供氢以稳定自由基，一旦内部供氢耗尽，焦油和轻质烃类（除CH4外）便不在生成；4）焦油和半焦的官能团以相同速率继续热解。 DVC模型最初用蒙特卡罗法来分析断键、耗氢和蒸发过程，后来也开始使用渗透理论，只是在个别概念上稍有修正。DVC模型为焦油生成提供了统计基础，该模型假定断键裂为单一的乙撑性断键，其活
煤热解反应过程及影响因素 煤热解是指在高温下，煤发生气化和裂解反应，产生煤气、液体和固体残渣等化学物 质的过程。热解反应中产生的化学物质，除了对煤本身具有重要的意义之外，还是一类重 要的原料，可以用来制备燃料、化工原料和高值化学品等。 1. 热解反应过程 煤热解反应中分为五个阶段：加热期、干馏期、煤焦油蒸馏期、煤焦油反应期和残渣 炭化期。 第一阶段：加热期 加热期是煤在300°C以下的温度区域中快速升温的阶段，此时，煤中空气和水被去除，挥发物含量增大，质量减轻。 第二阶段：干馏期 干馏期是煤在300°C~500°C温度区域内发生蒸馏的阶段，此时，煤转化为蒸馏气和 干馏残炭两部分，其中，蒸馏气主要是低级烃和气体，有些能够进一步转化为液体，干馏 残炭是具有活性的炭。 第三阶段：煤焦油蒸馏期 煤焦油蒸馏期是煤在500°C~700°C温度区域内发生煤焦油的蒸馏阶段，此阶段煤焦 油的生成速度比干馏残炭的生成速度更快。 第四阶段：煤焦油反应期 煤焦油反应期是指煤在700°C~900°C的温度区域内发生的化学反应阶段，此时煤中 的芳香族化合物开始分解，生成大量各种碳氢化合物，包括乙烯、苯、甲苯、萘等烃类化 合物。 第五阶段：残渣炭化期 残渣炭化期是指煤在900°C以上的高温下，固体残渣中的有机物开始炭化，生成焦炭、热裂产物等，炭质组分基本稳定，反应也基本结束。 2. 影响因素 煤热解反应受多种因素的影响，主要包括煤种、煤粒度、反应温度、反应气氛、反应 时间和反应压力等。
（1）煤种 由于不同煤种中化学组分差异很大，因此煤种对煤热解反应影响很大。比如，烟煤中水分、灰分、硫分较高，而焦煤中挥发分较低，这些因素都会影响煤热解反应的过程和产物分布。 （2）煤粒度 煤颗粒大小会影响先进的热传递和质量传递过程，进而影响煤热解反应。当煤炭颗粒越小时，热传递和质量传递速率就越快，因此煤粉中具有明显的爆炸性。 （3）反应温度 温度是煤热解反应中最重要的控制参数之一，不同的温度会导致煤热解反应的产物分布不同。煤在低温区域产生的主要是气体和液体，而在高温区域产生的则是固体残渣。 （4）反应气氛 反应气氛是指煤热解反应中反应气氛的组成，一般包括燃烧气和惰性气体。反应气氛的变化会导致煤热解反应路径的变化，从而影响产物的分布。 （5）反应时间 反应时间是指煤热解反应所需要的时间，反应时间长短直接影响煤热解反应的反应程度和反应产物的分布。 （6）反应压力 反应压力会影响煤的蒸馏和气化反应，反应压力越高，煤的气化速率就越快，同时，产物的分布也会发生变化。 总之，煤的热解反应在产生燃料、提高能源利用率、促进环保等方面都具有重要的应用价值，因此对其反应过程和影响因素进行系统的研究和掌握是非常重要和必需的。
煤化工实验总结报告范文 一、引言 本次实验旨在通过对煤的热解反应进行模拟和实际操作，了解煤的热解特性和产物组成，并通过实验结果分析和总结，为煤化工领域提供参考和指导。 二、实验目的 1. 了解煤的基本性质和热解反应机理。 2. 掌握常用的煤热解实验方法和技术手段。 3. 分析煤热解实验结果，了解产物组成及其应用价值。 4. 总结煤热解过程中的关键因素和影响规律。 三、实验内容 本次实验采用固定床煤热解实验方法，设备包括热解装置、样品室、气相色谱仪等。实验步骤如下： 1. 样品制备：选取不同煤样进行研究，并按照一定比例 混合备样。 2. 热解实验：将样品放入样品室中，经过一定时间的热解反 应后，收集产物。 3. 产物分析：采用气相色谱仪对产物进行分析，获取组成成 分和峰值面积。 4. 数据统计：对实验结果进行数据处理和统计分析。 四、实验结果与讨论 1. 分析煤的基本特性：通过实验发现，不同煤样的挥发分、固定碳和灰分含量存在差异，这决定了煤的热解特性和产物组成。 2. 煤热解反应过程：实验结果显示，煤在高温下热解产生气
体和液体产物，同时生成固体残渣。气体主要包括沥青烃、烯烃和烷烃等，液体产物则包括溶剂油、焦油等。 3. 热解温度与产物分布：在不同温度下，煤的热解产物分布 存在差异。随着温度升高，气体产物逐渐增多，液体产物则减少。 4. 热解产物的应用价值：通过实验结果分析，可以看出热解 产物具有一定的应用价值，如气体产物可以应用于燃料和化工原料，液体产物可用于制备燃料油和化学原料。 五、总结与展望 通过本次实验，我们对煤的热解反应以及产物组成有了更深入的了解。同时，我们也发现煤热解实验的过程中还存在一些问题和不足之处，如实验条件的选择和设备的改进等。因此，我们将继续深入研究，优化实验方法和技术手段，以期能更好地利用煤资源，推动煤化工领域的发展。 六、 通过气相色谱仪对煤的热解产物进行分析，我们得到了煤的挥发分、固定碳和灰分含量，并且确定了产物的组成和峰值面积。实验结果表明，不同煤样的挥发分、固定碳和灰分含量存在差异，这直接影响了煤的热解特性和产物组成。煤在高温下热解产生气体和液体产物，同时生成固体残渣。气体产物主要包括沥青烃、烯烃和烷烃等，液体产物包括溶剂油、焦油等。在不同温度下，煤的热解产物分布存在差异，随着温度升高，气体产物逐渐增多，液体产物减少。通过实验结果分析，我们发现热解产物具有一定的应用价值，如气体产物可以用于燃料和化工原料，液体产物可用于制备燃料油和化学原料。通过本次实验，我们对煤的热解反应和产物组成有了深入的了解，并
煤炭的燃烧特性及对大气环境的影响分析 煤炭作为一种重要的能源资源，其燃烧特性对大气环境有着重要的影响。本文 将从煤炭的燃烧过程、燃烧产物以及对大气环境的影响三个方面进行分析。 一、煤炭的燃烧过程 煤炭的燃烧是指煤炭在氧气存在下发生的化学反应过程。煤炭的主要成分是碳、氢、氧和少量的硫、氮等元素。在燃烧过程中，煤炭中的碳和氢与氧气反应生成二氧化碳和水蒸气，同时释放出大量的热能。而硫和氮元素则会生成二氧化硫和氮氧化物等有害气体。 二、煤炭燃烧产物的组成 煤炭燃烧产物主要包括固体颗粒物、气态污染物和烟气中的二氧化碳等。固体 颗粒物是指燃烧过程中产生的悬浮在空气中的微小颗粒，其主要成分是煤灰和烟尘等。气态污染物则包括二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等。这些污染物在大气中会对空气质量和人体健康产生负面影响。 三、煤炭燃烧对大气环境的影响 1. 大气污染物排放：煤炭燃烧会释放出大量的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等 有害气体，这些污染物会直接排放到大气中，导致大气污染。其中，二氧化硫和氮氧化物是酸雨的主要成因，会对土壤和水体造成酸化，影响农作物生长和水生生物的生存。 2. 温室气体排放：煤炭燃烧释放的二氧化碳是主要的温室气体之一，对全球气 候变化产生重要影响。二氧化碳的排放会导致大气中温室效应的增强，进而引发全球气候变暖、海平面上升等问题。
3. 空气质量下降：煤炭燃烧产生的颗粒物和气态污染物会直接影响空气质量。颗粒物的悬浮浓度过高会导致雾霾天气的发生，影响人们的呼吸健康。而气态污染物如一氧化碳和氮氧化物则会对人体的呼吸系统和心血管系统造成危害。 为了减少煤炭燃烧对大气环境的影响，需要采取一系列的措施。首先，可以通过提高煤炭的燃烧效率来减少煤炭的燃烧量，从而减少污染物的排放。其次，可以采用先进的燃烧技术，如煤粉燃烧、煤气化等，来降低煤炭燃烧产生的污染物。此外，还可以通过加强大气污染治理，建立健全的环保法律法规，促进清洁能源的发展等措施来减少煤炭燃烧对大气环境的影响。 总结起来，煤炭的燃烧特性对大气环境有着重要的影响。煤炭燃烧产生的污染物会直接排放到大气中，导致大气污染和空气质量下降。此外，煤炭燃烧还会释放大量的二氧化碳，对全球气候变化产生负面影响。为了减少煤炭燃烧对大气环境的影响，需要采取一系列的措施，包括提高燃烧效率、采用先进的燃烧技术以及加强大气污染治理等。只有这样，才能实现煤炭资源的可持续利用，保护大气环境的健康。
煤炭燃烧产生灰渣的特性分析及资源化利用 研究 煤炭燃烧产生的灰渣是一种常见的固体废弃物，它对环境和人类健康造成了严 重的影响。然而，灰渣也是一种潜在的资源，通过合理的处理和利用，可以实现资源的循环利用，减少对环境的负面影响。本文将对煤炭燃烧产生的灰渣的特性进行分析，并探讨其资源化利用的研究进展。 首先，煤炭燃烧产生的灰渣主要分为炉渣、飞灰和底渣三种类型。炉渣是在燃 烧过程中形成的固体残渣，主要由煤炭中的无机物质组成。飞灰是燃烧过程中随烟气排放而产生的细小颗粒物，主要由煤炭中的无机物质和一部分有机物质组成。底渣是在锅炉底部形成的固体残渣，主要由煤炭中的无机物质和一部分有机物质组成。这三种灰渣的成分和性质有所不同，因此需要采用不同的处理方法和利用途径。 炉渣是煤炭燃烧过程中产生的主要固体废弃物，其主要成分是氧化物和硅酸盐。炉渣的处理和利用主要包括水泥生产、路基建设和填埋等。将炉渣用于水泥生产可以减少对天然资源的开采，降低环境污染，并且可以改善水泥的力学性能。将炉渣用于路基建设可以提高路面的强度和稳定性，延长路面的使用寿命。然而，炉渣的利用还面临着一些问题，如炉渣中的重金属元素对环境和人体健康的潜在风险以及炉渣的体积和重量对处理和利用的限制。 飞灰是煤炭燃烧过程中产生的细小颗粒物，其主要成分是氧化物、硅酸盐和碳。飞灰的处理和利用主要包括水泥生产、混凝土制品生产和填埋等。将飞灰用于水泥生产可以改善水泥的工作性能和耐久性，并且可以减少对天然资源的开采。将飞灰用于混凝土制品生产可以提高混凝土的强度和耐久性，降低建筑材料的成本。然而，飞灰的利用还面临着一些问题，如飞灰中的重金属元素对环境和人体健康的潜在风险以及飞灰的微细颗粒对空气质量和人体呼吸系统的影响。
工业固废热解技术分析 1.热解技术原理 热解技术是指在无氧或近乎无氧的状态下，对固体废物进行加热使其中的有机物受热分解成为可燃性气体、有机液体或固体残渣的处理方法。固体废物的热解是一个复杂、连续的化学反应过程，在反应中包含着复杂的有机物断键、异构化等化学反应。 不同类型的废物，不同热解反应条件，热解产物都有差异。含塑料和橡胶成分比例大的废物其热解产物中含液态油较多，包括轻石脑油、焦油及芳香烃油的混合物。影响热解过程的主要因素有温度、加热速率、保温时间，每个参数度直接影响产物的成分和产量。另外，废物成分和氧量控制程度等，都对热解过程产生影响。固体废物热解处理具有以下特点： ①在无氧或缺氧条件下分解，排气量少。 ②残渣量少，残渣化学性质稳定，含碳量高，可用作燃料添加剂或制砖材料等。 ③热解产物(如气体燃料、燃料油等)易于资源回收和利用。 根据废物的特性和热解产物的用途，热解温度可以在300～900℃范围选择。 2.热解工艺分类 热解工艺的分类有多种方式，一般可按热解温度、加热方式、反应压力、热解炉类型等分类。
(1)按热解温度分类 ①高温热解法 高温热解温度一般在1000℃以上。周体废物的高温热解，主要为获得可燃气。高温热解采用的加热方式儿乎都是直接加热。 ②中温热解法 中温热解温度一般在600～700℃之间。该工艺主要用在比较单一的废物作能源和资源回收的工艺上，如废塑料、废轮胎转换油工艺。 ③低温热解法 低温热解温度一般在600℃以下。该工艺主要用在农业、林业和农业产品加工后的废物生产低硫低灰分的炭。 (2)按加热方式分类 ①直接加热法 由于燃烧需要提供氧气，如果采用空气作氧化剂，热解气中含有CO₂、H₂O和N₂等惰性气体，大大稀释了可燃气，降低了热解气的热值。据美国有关的研究结果，若分别采用不同氧化剂时，其热解产生的可燃气的热值是不同的，如用空气做氧化剂，其热值为5500kJ/m³,而采用纯氧作氧化剂，其产气热值可达11000kJ/m³。 ②间接加热法 此法是将被热解的物料与直接供热介质在热解反应器中分开的…种热解过程。可利用间壁式导热或以一种中间介质(热砂
煤的热解模型 摘要：煤热解是包括煤气化、液化、燃烧和干馏在内的煤热解化学加工的基础。热解条件如煤种、压力、温度、升温速率和气氛不仅影响着热解产物的分布，而且决定着固体产物的物理结构和化学结构，从而影响着煤转化的反应性能。因此，研究煤的热解反应并使之模型化一直是煤化学研究的热点之一。关于热解速率的研究大多仍采用总挥发分模型，即由挥发分总失重表达煤的热解行为。Solomon最早提出了官能团（FG）热解模型，他提出这一模型的被禁公式建立在其对煤分子结构以及热解动力学实验所进行的长期桌游成效的工作的基础上，他们通过对大量煤种的红外光谱分析，得出了所有煤种在整个红外光谱范围内具有想死的红外吸收特性，今儿人认为有煤种的官能团组成不随煤种而变，他认为煤的热解主要是由官能团的断裂所引起的。 关键字：煤热解，官能团模型（FG），FG-DVC模型。 一：早期煤热解模型 由于煤结构的复杂性和不均一性，现在仍然不能全面的描述热解期间出现的化学反应。科学家们在实验结果的基础上，从一些简化机理出发，先后提出了许多的脱挥发分模型。早期的热解模型以但反应、复合反应或者多级分解反应为基础。其中单方程模型，将热解处理为简单的一级动力学过程，模型的动力学参数与煤种有关，并且不适用于非等温过程；双竞争模型，将热解过程处理为两个平行的竞争反应，它们分别在高温和低温时起主导作用，这一模型还有一个进步，就是适用于非等温过程；官能团模型则指出煤由各种官能团组成，各种官能团的热解参数与煤阶无关，总反应性随煤阶的变化时由于各官能团的初始含量不同。因为对传质传热过程考虑很少，该模型不能用于预测大颗粒的热解行为。 二：FG官能团热解模型 煤受热，各种弱连接键和取代基断裂分解，释放出各种煤的碎片，最终生成CO2、CO、H2O、CH4、焦油和焦等，各种连接键的强度又决定了其裂解的先后顺序。 建立FG官能团热解模型时，作假设： （1）焦油和甲烷有Al-CH裂解生成，而其他生成物由煤种的官能团裂解生成。即煤
第五章煤的工艺性质 煤的工艺性质是指煤在一定的加工工艺条件下或某些转化过程中呈现的特性。如煤的黏结性、结焦性。 第一节煤的热解 一、热解过程 1.煤的热解定义 将煤在惰性气氛中（隔绝空气的条件下）持续加热至较高温度时发生的一系列物理变化和化学反应生成气体（煤气）、液体（煤焦油）和固体（半焦或焦炭）的复杂过程称为煤的热解（pyrolysis）、或煤的干馏、煤的炭化（carbonization）。 2.煤的热解分类 按热解终温分三类： 低温干馏（500～600℃） 中温干馏（700～800℃） 高温干馏（950～1050℃） 3.煤的热解过程大致可分为三个阶段： （1）第一阶段：室温～活泼分解温度Td（300～350℃） 即煤的干燥脱吸阶段。煤的外形基本上没有变化。在120℃以前脱去煤中的游离水；120～200℃脱去煤所吸附的气体如CO、CO2和CH4等；在200℃以后，年轻的煤如褐煤发生部分脱羧基反应，有热解水生成，并开始分解放出气态产物如CO、CO2.H2S等；近300℃时开始热分解反应，有微量焦油产生。烟煤和无烟煤在这一阶段没有显著变化。 （2）第二阶段：活泼分解温度Td～600℃ 这一阶段的特征是活泼分解。以分解和解聚反应为主，生成和排出大量挥发物（煤气和焦油）。气体主要是CH4及其同系物，还有，为热解一次气体。焦油在450℃时析出的量最大，气体在450～600℃时析出的量最大。烟煤在这一阶段从软化开始，经熔融、流动和膨胀再到固化，出现了一系列特殊现象，在一定温度范围内产生了气、液、固三相共存的胶质体。 （3）第三阶段（600～1000℃） 又称二次脱气阶段。以缩聚反应为主，半焦分解生成焦炭，析出的焦油量极
生物质热解气在高温煤焦层中裂解特性研究 武宏香;赵增立;李海滨 【摘要】在小型两段式固定床反应器中,对生物质热解气在高温煤焦层中的裂解反应特性进行了研究,重点考察了两段式热解中裂解温度、停留时间及煤焦特性对焦油裂解率、气体产率及成分的影响.结果表明,增加气体停留时间及裂解温度,都有利于促进生物质气中焦油裂解和气体产率提高.裂解温度对气体产率、组分及焦油裂解率影响更明显,高温促进H_2和CO的生成,1 000 ℃时H_2和CO的含量达到94.51%.当生物质热解气在煤焦中停留时间达到1.41 s后,气体中各组分变化趋于缓慢;不同热解条件所制得的煤焦对生物质气中焦油裂解效果不同,较低制焦温度和较短热解时间都有利于增加煤焦的反应活性,促进焦油分解为可燃气体. 【期刊名称】《煤炭转化》 【年(卷),期】2010(033)002 【总页数】5页(P80-84) 【关键词】生物质;热解;焦油;煤焦;裂解 【作者】武宏香;赵增立;李海滨 【作者单位】中国科学院广州能源研究所,中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室,广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室,510640,广州;中国科学院广州能源研究所,中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室,广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室,510640,广州;中国科学院广州能源研究所,中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室,广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室,510640,广州
【正文语种】中文 【中图分类】TQ530.2;S216 0 引言 生物质气化技术是洁净高效利用生物质资源的主要途径之一,但在利用过程中不可 避免会产生焦油,引起管道堵塞设备腐蚀等问题,降低了生物质的利用效率.如何减少焦油成为解决生物质气化技术的关键.焦油的处理方法主要有物理方法、热裂解和 催化裂解方式.物理方法主要有水洗、过滤及静电捕集等,存在净化系统成本和运行费用较高及二次处理的问题.[1]催化裂解主要用矿物质类、碱金属类和镍基催化剂,焦油去除率较高,然而都存在失活及回收再生困难的问题.[2-8]热裂解是减少焦油最简单的方法,在高温下焦油受热可裂解为小分子气体.Soni等[9]在两段式气化炉中 用石英砂对动物肉骨的气化气进行热裂解研究,指出热裂解有利于气体质量及H2 含量增加,增加裂解温度与砂子床层高度会减少气体中焦油产率.王磊等[10]把生物 质气化气通入到木炭床的实验表明,增加裂解炉温度可提高焦油裂解率,增加气体中 H2和CO的含量.Devi等[11]在鼓泡流化床-固定床实验中指出第二段裂解炉温度为900℃时,填充石英砂可使生物质焦油中的多环芳烃减少48%,石英砂中加入17%的橄榄石和未煅烧白云石后,可使多环芳烃减少71%和90%.生物质气化与煤气化 联用的两段式气化方式能有效提高能源利用效率.煤焦表面疏松多孔,含有一定量的碱/碱土金属,具有一定的催化活性,生物质煤气经过灼热的煤焦层时,不仅可以催化 裂解生物质焦油,煤焦也可与气体中的水蒸气和CO2等发生气化反应转化为可燃气.本实验先在两段式热解炉中对生物质热解气在煤焦层中的裂解进行了初步探索,从 气体成分、产量及焦油裂解率等方面考察了煤焦颗粒、裂解温度、停留时间及制焦条件对裂解效率的影响.
天津深部煤炭热解特性及动力学模型研究 作者：片磊陈俊杰 来源：《西部资源》2021年第04期 摘要：煤炭地下气化是近年来煤炭应用研究的热点，本文以天津深部煤炭为研究对象，通过煤样选取和制备，取得了大量的数据，对不同升温、终温速率对小尺度烟煤热解的影响规律等十项规律得出了结论，为煤炭地下气化应用有重要的参考意义。 关键词：深部煤炭；热解特性；动力学模型 1.序言 煤炭地下气化（Underground Coal Gasification，UCG）就是将处于地下的煤炭进行有控制地燃烧，通过对煤的热作用及化学作用而产生可燃气体的过程。本文选取天津深部煤炭为对象进行研究。煤炭热解特性及动力学模型的研究对煤炭地下气化的应用有重要的参考意义。 2.研究方法 2.1煤样选取及制备 采用天津烟煤作为实验对象，首先用破碎机将原煤磨成1mm左右的煤粉，密封装袋用于常规热重实验。然后挑选出大块烟煤，分别在块煤中间部分钻孔，以测量煤的中心温度，用密封袋装好用于大块煤炭热解热重实验。各项参数的测定结果如表1、2所示。
由原煤工业分析及元素分析可以看出，天津烟煤变质程度较高，其中碳含量高达 81.39%，属于肥煤。烟煤中挥发分含量较高，是进行气化反应获得合成气的理想煤种。天津烟煤埋藏深度在1000m左右，这给开采过程带来较大的困难。因此，天津烟煤可以利用地下气化技术进行高效的利用。 2.2测试设备及方法 （1）烟煤常规热解试验装置 热重分析仪分为三个部分：第一部分为载气系统，热解载气由载气系统提供，利用流量计控制载气的通入量。第二部分为热重分析系统，热重分析仪内部含有两个试样载体，一个用于存放需要热解的样品，一个用于存放与样品相对比的标准试样，测量试样温度变化与标准试样之间的差距。第三个部分为数据记录系统，由热重分析仪测量得到的数据经过电脑处理后，在电脑上显示出TG、DTG、DTA曲线并保存记录。
煤热解过程中氮元素迁移规律影响因素 赵聪;阎志中;杨颂;刘守军;史鹏政;赵艳平;上官炬;黄伟 【摘要】由于散煤燃烧会造成严重的环境污染,尤其是其排放的氮氧化物对大气环境破坏严重,煤热解作为煤燃烧、气化的伴随过程,具有重要的研究意义,而探究煤中氮元素在热解过程中的迁移规律,了解氮氧化物前驱物的生成条件对后续含氮污染物的控制起到决定性作用,在实际的热解过程中,多种因素共同制约着含氮物相的迁移方向,通过煤阶、粒径、热解温度、矿物质种类这些影响因素,可以得到:煤阶越高,挥发分越不易析出,在一定程度上,高煤化度煤氮易留在焦中,中等煤化度煤氮则易于进入挥发分中,煤颗粒粒径越大,挥发分也同样不易析出,而热解温度则对挥发氮和焦氮形成均有促进作用,不同金属离子对含氮物相析出有不同的效果.%Because of loose coal burning can cause serious environmental pollution,especially the nitrogen oxides of atmospheric environmental damage is serious,with process of coal pyrolysis as coal gasification and combustion,it has important research significance,and to explore the nitrogen element in coal migra-tion patterns in the pyrolysis process,understanding of the formation of NO xprecursors conditions play a decisive role on subsequent nitrogen pollutant control,in the actual pyrolysis process,a variety of factors restrict the nitrogen phase migration direction,through the coal rank,particle size,pyrolysis temperature, kinds of minerals,the following conclusions are drawn:the higher the coal rank,the more volatile compo-nent is not easy to precipitate,to a certain extent,the high degree of coalification coal nitrogen in coke, moderate degree of coalification coal nitrogen is easy to enter in the volatile,as particle size,the greater cause
煤热解反应过程及影响因素 摘要：介绍了煤热解的反应过程，并针对反应过程分析和总结了煤化程度、键断裂 的速度和二次反应的程度、键断裂生成的自由基的稳定速度、催化作用对煤热解的影响。 关键词：煤热解；反应过程；影响因素 1 煤热解简介 煤的热解是指煤在惰性气氛下持续加热至较高温度时发生的一系列物理、化学变化的 过程。煤的热解过程可以形成煤气、焦油和半焦（或焦炭）三类产品，这三种形态的产物 各具利用价值。 2 煤炭热解反应过程 煤热解的一般过程为：煤受热后，煤结构中弱键断裂，生成气体、水和自由基，随着 热解的进行，煤热解自由基会与氢自由基结合，形成稳定的挥发分；当温度继续升高时， 部分挥发分蒸发，部分挥发分熔融，形成胶质体；紧接着胶质体受热分解成初级挥发产物——一次挥发物，一次挥发物在从颗粒内部传递到颗粒表面，再从颗粒表面传递到反应器 外时，会发生二次缩聚和裂解反应，生成二次挥发物，同时伴随着半焦的生成。进一步提 高温度，半焦会继续缩聚，生成高强度的焦炭，同时伴随着少量热解气的产生。上述描述 的是炼焦煤的热解历程，低煤化程度的煤如褐煤，其热解历程也大致相似，但是褐煤热解 过程中仅分解产生焦油、气体和粉状焦，不会形成胶质体。 3 影响煤炭热解的因素 3.1 煤化程度 煤化程度是煤热解过程最主要的影响因素之一。煤化程度对煤热解产物分布的影响是 因为不同煤种所具有的物理结构特征、化学结构特征、元素组成和含量不同，在热解过程 中表现出的热塑性行为不同，以及这种热塑性对二次反应的影响也不同。随煤化程度的增加，煤炭开始热解的温度逐渐升高。 3.2 键断裂的速度和二次反应的程度 键断裂的速度和挥发分二次反应的程度主要与传热和传质有关。在原料不变的情况下，影响传热、传质和二次反應的因素主要由煤热解工艺条件决定，包括：热解终温、加热速率、煤炭粒径、热解压力、停留时间等。 ①热解温度不同，热解产物—焦油、半焦、煤气和水的比例不同，且差别较大，这是 因为热是影响煤热解的首要因素。热解温度对热解产物分布的影响是因为不同温度对初级 分解产物生成的影响不同，对挥发分二次反应的影响也不同。
胜利褐煤热解过程中结构演变及气体生成机理分析 赵波庆;李娜;陈琛;史肃龙;班延鹏;宋银敏;何润霞;刘全生 【摘要】褐煤的热解反应是褐煤利用的重要研究方向之一.为了分析褐煤热解过程中结构演变及气体生成机理,首先将胜利褐煤(SL)在固定床上进行热解制焦,利用800℃时SL热解气体生成速率曲线选取半焦终温,同时用气相色谱在线检测其所生成的热解气;其次结合煤焦傅里叶变换红外光谱(FT-IR)的表征进行分析,将半焦的 FT-IR分峰拟合计算;最后将计算参数结合热解气生成规律,提出了热解升温过程中 各反应阶段生成气体机理和气体生成过程中煤体结构的演变规律.结果表明,SL具有羟基、脂肪烃、芳环、羰基、醚键等丰富的官能团,热解温度低于350℃,胜利褐煤 中主要官能团未发生明显变化;350 ～450℃,脂肪族侧链含氧官能团分解,热解温度450℃比350℃时煤焦中C=O相对含量(C1)降低78％;560 ～800℃,热解反应主 要以芳香烷基侧链含氧官能团裂解为主,热解温度800℃时煤焦中C-O相对含量(C2)比560℃时降低27％;热解温度710～800℃时,煤热解以缩聚反应为主,热解温度800℃煤焦中芳香稠和度(D2)比710℃时升高65％.对4种热解气生成过程进行研究分析,CO2主要来源于中低温区煤中不同结构的羧基官能团分解;高温区生成CO,来源于煤中酚类、醚类、含氧杂环等结构的分解;CH4主要由芳环侧链的甲基、亚甲基或连接芳环结构亚甲基的分解;高温区产生的约60％ H2主要来自于煤中芳香结构的缩聚反应. 【期刊名称】《煤炭学报》 【年(卷),期】2019(044)002 【总页数】8页(P596-603)
煤热解调研报告 梁欢 一、煤热解概述 煤的热解也称为煤的干馏或热分解，是指煤在隔绝空气的条件下进行加热，煤在不同的温度下发生一系列的物理变化和化学反应的复杂过程。煤热解的结果是生成气体（煤气）、液体（焦油）、固体（半焦或焦炭）等产品，尤其是低阶煤热解能得到高产率的焦油和煤气。 焦油经加氢可制取汽油、柴油和喷气燃料，是石油的代用品，而且是石油所不能完全替代的化工原料。煤气是使用方便的燃料，可成为天然气的代用品，另外还可用于化工合成。半焦既是优质的无烟燃料，也是优质的铁合金用焦、气化原料、吸附材料。用热解的方法生产洁净或改质的燃料，既可减少燃煤造成的环境污染，又能充分利用煤中所含的较高经济价值的化合物，具有保护环境、节能和合理利用煤资源的广泛意义。 总之，热解能提供市场所需的多种煤基产品，是洁净、高效地综合利用低阶煤资源提高煤炭产品的附加值的有效途径。各国都开发了具有各自特色的煤炭热解工艺技术。 1.热解工艺分类： 煤热解工艺按照不同的工艺特征有多种分类方法。 按气氛分为惰性气氛热解（不加催化剂），加氢热解和催化加氢热解。 按热解温度分为低温热解即温和热解（500 ～650 ℃）、中温热解（650 ～800 ℃）、高温热解（900 ～1000 ℃）和超高温热解（＞1200 ℃）。 按加热速度分为慢速（3 ～5 ℃／min）、中速（5 ～100 ℃／s）、快速（500 ～105℃／s）热解和闪裂解（＞106℃／ s）。 按加热方式分为外热式、内热式和内外并热式热解。 根据热载体的类型分为固体热载体、气体热载体和固－气热载体热解。 根据煤料在反应器内的密集程度分为密相床和稀相床两类。 依固体物料的运行状态分为固定床、流化床、气流床，滚动床。 依反应器内压强分为常压和加压两类。 煤热解工艺的选择取决于对产品的要求，并综合考虑煤质特点、设备制造、工艺控制技术水平以及最终的经济效益。慢速热解如煤的炼焦过程，其热解目的是获得最大产率的固体