炼焦煤尾煤热解特性及动力学研究_付兴民

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煤粉热解特性对其富氧气氛下着火机理的影响

第１８卷
第３期
燃
烧
科
学
与
技
术
Ｖ２年６月
ＪｕｎｌｆｍｂｓｉｎＳｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙｏｒａｏＣｏｕｔｏｃｅｃｎｃｎｌｇ
煤粉热解特性对其富氧气氛下着火机理的影响
ＬＥＩＭｉｇ，ＷＡＮＧｕｂｎＣｈｎ－ｏ，ＷＡＮＧｎ —ｉｇ，ＹＡＮｉｐｉｇＳｏｇｌｎＷｅ — ｎ
（ｃｏｌｆｎｒｙＰｗｅａｄｃａｉｌｎｉｅｎ，ＮｏｈＣｉａｌｔｃｏｒｉｅｓｙａｄｎ７０３ｈｎ）ＳｈｏＥｅｇｏｒｎｈｎｃｇｎｒｇｏＭｅａＥｅｉｒｈｎｅｒｗｅＵｎｖｒｔ，Ｂｏｉ０１０，ＣｉｔＥｃｉＰｉｇａ
增加，着火方式逐渐由非均相转变为均相．而挥发分初析温度高、Ｄ较小的煤，着火方式则无明显变化．热解活性高的煤，在着火机理转变后，着火温度显著降低，但燃尽温度基本不受影响．氧体积分数提高后两种煤粉的燃烧特性指
数Ｓ都有所增大，但相同氧体积分数下不同煤种之间的相差不多，说明着火机理的改变对Ｓ无明显影响．
雷鸣，王春波，王松岭，阎维平
（华北电力大学能源动力与机械：程学院，保定０１０）ｌ：７０３摘要：利用非等温热重分析法对两种烟煤的热解特性及富氧下的燃烧特性进行研究．实验结果表明，煤粉中低温下
的热解行为对其富氧气氛下的着火机理有明显影响．挥发分初析温度低、热解特ｌ生指数Ｄ大的煤，随着氧体积分数的
关键词：富氧燃烧；热解特性；着火机理；热重分析中图分类号：Ｔ６Ｋ１文献标志码：Ａ文章编号：１０—７０２１）３０６—５０６８４（０２０ —２００

CO2N2气氛下煤粉热解气化特性研究及动力学分析

７．１６１５．９９２８．１４４８．７１６１．６０３．５４０．８６１０．３５０．５０
收稿日期：２０１７０６１３；修回日期：２０１８０２２３基金项目：国家重点研发计划资助（２０１７ＹＦＢ０６０２００３）作者简介：张远航（１９９２），男，在读博士研究生，主要从事煤的清洁燃烧的研究。
０前言
煤是我国的主要能源，在其燃烧利用过程中会产生大量的污染物，例如氮氧化物等，对环境和人体造成极大的危害。若先将煤通过热解、气化转化为清洁能源，再燃烧利用，这样既能够提高其利用效率，又极大地减少了直接燃烧造成环境污染。煤的热解气化是煤炭能源洁净高效利用的关键技术，具有非常好的发展前景。［１－３］因此，研究煤的热解气化特性是具有重要意义的。
１实验条件
１．１实验煤样的工业分析与元素分析本文实验研究中选用煤样为珠海电厂原煤，其工业分析与元素分析见表１。可以看出该煤种属于挥发分较高的烟煤，氮、硫含量较低。
表１煤样的工业分析与元素分析％
煤样
珠海电厂原煤
工业分析元素分析
ＭａｄＡａｄＶａｄＦＣａｄＣａｄＨａｄＮａｄＯａｄＳａｄ
国内外学者对煤粉在Ｎ２气氛和ＣＯ２气氛下的热解气化过程做了大量研究。但是多数研究只是针对一种气氛，或者有少数研究是分别在这两种气氛下进行，然后将２种气氛下的研究结果做了一定的对比。而对煤粉在ＣＯ２／Ｎ２混合气氛下，不同ＣＯ２浓度对热解气化特性的影响的研究非常少。［４－６］对于煤粉热解气化过程的动力学分析，多数学者采用的是单个扫描速率法［７－９］，该方法会受到实验条件的影响，而采用更为准确且能够分析反应过程中动力学参数的变化的多重扫描速率法进行动力学分析的研究很少。［１０－１２］

炼焦煤尾煤热解特性及富氢气体析出研究

炼焦煤尾煤热解特性及富氢气体析出研究刘海兵;惠贺龙;付兴民;柳树成;贾晋炜;舒新前;顾军【摘要】基于热重分析和固定床热解试验,研究了升温速率和温度对高灰炼焦煤尾煤热解规律及产物的影响.采用Coats-Redfern积分法拟合计算了尾煤热解的动力学参数,得出尾煤热解反应活化能为22.6～66.2 kJ/mol,热解反应过程用三个二级反应进行描述.结果表明,温度对尾煤挥发分析出有重要的影响,600℃前气体缓慢析出,之后随温度升高,气体产量和热值增加显著,氢气、甲烷和二氧化碳先增后减,一氧化碳随温度升高而增加；氢气在600℃前析出缓慢,之后大量析出,约900℃时达到最大析出量(72.61％),之后下降；甲烷(22.09％)和二氧化碳在约800℃时达到最大值.30 g尾煤热解气体产量为4.3L,氢气产量为1.72 L,产物具有较高的再利用价值.【期刊名称】《环境工程技术学报》【年(卷),期】2012(002)006【总页数】6页(P525-530)【关键词】炼焦煤尾煤;热解;富氢气体【作者】刘海兵;惠贺龙;付兴民;柳树成;贾晋炜;舒新前;顾军【作者单位】中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 100083;北京建筑材料科学研究总院有限公司,固废资源化利用与节能建材国家重点实验室,北京 100041;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 100083;北京建筑材料科学研究总院有限公司,固废资源化利用与节能建材国家重点实验室,北京 100041【正文语种】中文【中图分类】X705煤炭约占我国一次能源消费的70%，随着煤炭工业和选煤工业的迅速发展，煤炭洗选废弃物处理已成为制约选煤工业可持续性发展的重大难题。

煤炭加工中的热解反应动力学研究

热解反应动力学在煤炭加工中的应用
提高煤炭资源利用率的方法和途径
热解反应动力学在提高煤炭资源利用率中的作用
热解反应动力学在煤炭加工中的应用实例和效果分析
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国内研究：主要关注热解反应动力学在煤炭加工中的应用，包括热解机理、反应速率和反应条件等方面的研究。
国外研究：注重热解反应动力学在煤炭加工中的应用，特别是在热解反应机理、反应速率和反应条件等方面的研究。
加强与其他领域的交叉学科研究，推动热解反应动力学在煤炭加工中的应用和发展
汇报人：
数值模拟的优点和局限性
数值模拟的未来发展趋势和挑战
热解反应动力学原理热解反应在煤炭加工中的应用提高煤炭转化效率的方法实际应用案例分析
热解反应动力学原理
热解反应动力学在煤炭加工中的应用
优化煤炭加工工艺的方法和步骤
优化后的煤炭加工工艺的效果和优势
热解反应动力学在煤炭加工中的应用可以减少煤炭燃烧产生的有害气体排放通过优化热解反应条件，可以降低煤炭燃烧产生的烟尘和颗粒物热解反应动力学在煤炭加工中的应用可以减少煤炭燃烧产生的二氧化碳排放通过热解反应动力学在煤炭加工中的应用，可以降低煤炭燃烧产生的硫氧化物和氮氧化物排放
研究进展：国内外学者在热解反应动力学在煤炭加工中的应用方面取得了一定的进展，但仍然存在许多问题需要进一步研究。
发展趋势：随着科技的发展，热解反应动力学在煤炭加工中的应用将越来越广泛，研究也将更加深入。
热解反应动力学模型的建立与验证热解反应动力学在煤炭加工中的应用研究热解反应动力学与煤炭加工工艺的优化热解反应动力学在煤炭加工中的环境保护问题
理解煤炭热解反应机理，提高煤炭利用效率预测煤炭热解反应产物，优化煤炭加工工艺研究煤炭热解反应动力学，为煤炭清洁利用提供理论支持探索煤炭热解反应动力学与环境保护的关系，为煤炭可持续发展提供科学依据

三种石油焦热解特性及动力学模型建立

38冶金能源ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRYVol.37 No,5Sept.2018率[4];杜鸿飞等研究了高硫石油焦热解过程硫形态的变化趋势，研究表明，石油焦热解过程中随热解温度升高，硫形态发生不断转变，且 7001时石油焦表面硫含量达到最大值[5];王凤君等研究了石油焦和煤混合状态下的热解特性，研究表明，随煤焦掺混比以及升温速率升高，混合样品挥发分释放量增大M。

以上研究表明，升温速率、样品特性均会对石油焦挥发分释放特性产生影响，而准确掌握石油焦挥发分析出特性，对精确控制煅烧过程燃料供应，降低煅烧工艺能耗具有重要意义。

石油焦煅烧过程中，挥发分自4001开始析出，到900丈时基本析出完毕，此时石油焦呈现半焦化状态[7]。

石油焦挥发分析出速率与煅烧温度息息相关，基于此种关系，可建立石油焦的热解动力学方程。

建立的动力学模型可作为煅烧过程数值模拟的基础，优化煅烧工艺，指导实际生产[8]。

在热重分析仪上采用程序升温热重法研究了三种石油焦的热解特性，并以热重实验结果为基础，采用Coats- Redfem法建立了石油焦热解过程的动力学模型。

1.1实验原料实验选用三种不同产地的石油焦开展热解特性研究，编号为1号焦、2号焦和3号焦，将采集的石油焦样品进行工业分析和元素分析，结果如表1所示。

1实验原料和方法表1三种石油焦工业分析和元素分析工业分析元素分析石油焦种类---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------水分挥发分固定碳灰分N C H S01 号焦0.24 10.39 89.37 <0.1 1.68 87.50 3.55 3.28 3.992 号焦0.22 13.13 86.65 <0.1 2.09 89.29 3.77 0.59 4.263 号焦0.22 15.95 83.67 0. 16 1.63 88.18 4.01 0.395.79要原因是石油焦在热解实验之前已在1〇5丈下干燥12h ，水分完全排除，且4001之前挥发分的析出速率很慢。

煤焦边缘模型异相还原NO的Mayer键级变化分析

煤焦边缘模型异相还原NO的Mayer键级变化分析信晶;孙保民;朱恒毅;尹书剑;张振星;钟亚峰【摘要】为掌握煤焦对NO异相还原反应规律,揭示焦炭氮迁移转化的微观机理,选取armchair型含氮煤焦边缘模型和zigzag型煤焦边缘模型作为研究对象,基于密度泛函理论计算各个键的Mayer键级,研究上述各煤焦边缘模型化合物对NO气体异相吸附、还原和解吸的过程.结果表明:NO气体分子以side-on形式与armchair 型含氮煤焦边缘模型发生异相还原反应,N—O键的Mayer键级达到最小值0.984 6,受热时N—O键容易发生断裂,最终释放出N2和CO;两个NO气体分子与zigzag型煤焦边缘模型发生异相还原反应,一个NO分子以side-on形式吸附在煤焦边缘模型表面,进而形成一个五元环中间体,此时O4—N5键级为最小值1.002 5,而另一个NO分子会以O-down的模式吸附在C3键位上,反应最终释放N2;Mayer键级理论可以有效地研究分子水平条件下煤焦边缘模型对NO异相还原反应的机理.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2014(039)004【总页数】5页(P771-775)【关键词】煤焦;NO;异相还原;Mayer键级【作者】信晶;孙保民;朱恒毅;尹书剑;张振星;钟亚峰【作者单位】华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室,北京102206;华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室,北京102206;华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室,北京102206;华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室,北京102206;华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室,北京102206;华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室,北京102206【正文语种】中文【中图分类】TQ534Key words:char;nitric oxide;heterogeneous reduction;Mayer bond order我国是以煤炭为主的能源大国,在我国的能源消费结构中煤炭所占比例最高[1]。

煤程序升温与等温热解特性及动力学比较研究

煤程序升温与等温热解特性及动力学比较研究摘要：本文探讨了煤催化加热升温条件下的等温热解特性及动力学比较研究。

运用先进的分析仪器和实验室模拟实验，研究了煤催化温度和时间对煤催化加热反应的影响。

结果表明，随着温度的升高，脱硫效率和甲烷形成率都显著提高，然而，随着时间的延长，脱硫效率在一定程度上下降，但依然保持较高水平。

此外，热解反应物质产物形成速率考虑时间变化显示出不同特性，尤其是CO2和H2O，它们的形成速率均衡大于第三类物质，即CH4、CO和COS。

关键词：煤催化，热解特性，动力学比较正文：近年来，人们对煤的清洁集成利用有着更高的要求，尤其是在能源和环境领域，研究如何利用煤以最高效的方式及时发挥燃料价值，成为当今研究重点。

随着煤催化技术在燃料和原料利用领域中的不断发展，煤热解释放已成为发展和优化煤催化技术的基础性工作。

本文探讨了煤催化加热升温条件下的等温热解特性及动力学比较研究。

为了探究煤催化加热升温条件下的热解特性，运用先进的分析仪器和实验室模拟实验，分析了煤催化温度和时间对煤催化加热反应的影响。

根据实验，煤在400°C - 700°C的温度范围内，随着温度的升高，脱硫效率和甲烷形成率都明显提高，而在800°C时脱硫效果及甲烷形成效率分别达到最大值92.3%和15.5 %。

同时，得到煤热解反应物质产物形成速率考虑时间变化显示出不同特性，尤其是CO2和H2O，它们的形成速率均衡大于第三类物质，即CH4、CO和COS。

综上所述，本文通过模拟实验定量的研究发现，煤催化温度和催化时间对煤催化加热反应具有重要影响。

随着温度的升高，脱硫效率和甲烷形成率都显著提高，然而，随着时间的延长，脱硫效率在一定程度上下降，但仍保持较高水平。

该实验结果为进一步深入了解煤热解反应过程和提高热解加工过程性能提供了理论参考依据。

本文探讨了煤催化加热升温条件下的等温热解特性及动力学比较研究。

实验结果表明，随着温度的升高，脱硫效率和甲烷形成率都显著提高，然而，随着时间的延长，脱硫效率在一定程度上下降，但依然保持较高水平。

O_2_CO_2气氛下煤焦燃烧反应动力学特性试验研究

进行了 O2 /CO2 气氛与
烧 , O2 /CO2 气氛下 NOx 排放是常规空气燃烧的
25%
[ 1, 2 ]
O2 /N2 气氛对比的热重分析 , 应用经典随机成核
; 在 CANM ETCETC 的试验系统上发现随
[ 3, 4 ]
模型试算出了试验煤焦的反应动力学参数 , 樊越胜
[9]
着送风中氧量的增大 , 炉内火焰温度会提高王宏
其他气氛也有相同的结果反应模型积分形式不成立其随机行走的规律满足式一维扩散二维扩散三维扩散球对称随机核化模型收缩核模型柱对称收缩核模型球对称其中与反应介质的分形结构有关klymko等发现反应速率常数与反应介质上的随机行走行为有关可表示为所以在分形反应介质上速度常数满足下式并且这一结果得到了大量计算机模拟的证实上式括号中的部分可以根据试验采集数据从热重曲线中求出因此通过作图可以求得活化能时间效应动力学分析煤焦的燃烧受外部及内部多种因素的影响煤焦表面粗糙不平煤焦内部具有丰富的孔结构并且已有的研究表明了煤焦具有分形特性因此其化学反应应遵循分形反应动力学分形反应动力学与经典动力学最大的不同在于考虑了介质在采用时间效应修正后煤焦程序升温收缩核模型燃烧速率表示为12则变形为200937122108线性相关性更好
[ 5, 6 ]
;
等对空气和不同氧气掺比气氛下不同粒径
[ 10 ]
等人在卧式管式电炉上 ,对 O2 /CO2 气氛
煤粉进行了热重试验 , 主要分析了煤粉粒径对不同氧体积的反应。李庆钊、牛胜利
[ 11 ]
和空气下堆积状态煤粉在 700 ～ 1 000 ℃时 NOx 和 SO2 的释放特性进行了研究。由于燃烧气氛的改变 ,如上所述煤的燃烧特性发生了很大的变化 , 其燃烧动力学也不同于常规空气下。经典燃烧动力学是在空气下燃烧结合试验数据分析整理得到

煤_焦炉气共热解半焦燃烧动力学特性研究──燃烧模型的建立及其表观活化能动态描述

第27卷第3期燃　料　化　学　学　报V ol127　N o13 1999年6　月JOURNA L OF FUE L CHE MISTRY AND TECH NO LOGY Jun1 1999煤-焦炉气共热解半焦燃烧动力学特性研究Ξ燃烧模型的建立及其表观活化能动态描述廖洪强　李保庆　孙成功(中国科学院山西煤炭化学研究所　煤转化国家重点实验室　太原　030001)摘　要　采用热重分析方法(TG A)对煤-焦炉气共热解半焦燃烧动力学特性进行研究,建立了半焦燃烧动力学模型,采用新的数学处理方法,实现了表观活化能在半焦燃烧过程中的动态描述及平均表观活化能的求取。

分析结果表明,表观活化能在半焦燃烧过程中呈“两头高、中间低”的“钟”型动态分布,其变化范围为:47～95k JΠm ol,其中主要燃烧失重阶段(转化率为20%～80%)的表观活化能较低且变化幅度较小,约为47～60k JΠm ol,在燃烧转化率为40%左右出现最低活化能约47k JΠm ol。

同一半焦燃烧过程中,表观活化能与燃烧速率动态分布具有良好的对应关系,即较大燃烧速率对应着较低表观活化能,这说明表观活化能的大小直接体现了半焦燃烧反应活性的高低。

关键词　煤,焦炉气,半焦燃烧,动力学研究煤和半焦的燃烧机理及其动力学分析,目前采用较多的是TG A法,该方法能动态描述煤和半焦燃烧全过程的失重情况,从而动态描述其燃烧特征参数的变化规律。

有关用TG A 法研究煤和半焦燃烧反应性及其燃烧动力学特性的报道很多[1～4]。

Smith[5]用TG A法研究了煤燃烧动力学,指出煤燃烧可以认为是一级动力学反应过程,表示为:-d W/d t=k′W其中K=A exp(-E/RT),W为可燃物重量,作log K-1ΠT图采用分段线性回归求斜率的办法来获得半焦燃烧阶段活化能。

G umming[6]等人利用一级动力学方程,在进样量少、薄层分布和空气过剩的前提下研究了煤焦燃烧动力学特性。

钙、镍离子3种不同负载方式对褐煤热解-气化特性影响

钙、镍离子3种不同负载方式对褐煤热解-气化特性影响赵洪宇;任善普;贾晋炜;付兴民;李子君;梁新星;阎杰;曾鸣;舒新前【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2015(040)007【摘要】为探究采用不同负载方式负载镍、钙离子后煤样的热解和气化反应性的变化情况,对酸洗脱灰后的内蒙古锡林郭勒褐煤(X-RC)分别采用离子交换、浸渍、机械混合法负载钙、镍离子获得了3种不同负载方式的实验煤样.采用热重天平研究了实验煤样的热解和气化反应性,并对实验煤样的反应动力学模型做了分析和计算.通过固定床反应器、扫描电镜-能谱分析仪探索了热解产物分布规律、半焦表面结构及钙元素分散程度.实验结果显示,对于目标气体产物CH4来说,使活性组分进入煤的孔隙中的浸渍法负载金属的煤样累积生成产率大于其他两种方法负载金属的煤样.与机械混合法负载的煤样的半焦相比,其他2种方法负载金属的煤样半焦表面裂纹更多且光滑,且离子交换法负载的钙分布更加均匀.球对称收缩核模型可较好地描述X-IM-Ca,X-MM-Ca煤样的半焦气化过程,而受化学反应控制的随机核模型(n=3)则能更好地反映X-EX-Ca和X-MM-Ca煤样的半焦气化过程;2D扩散模型和受化学反应控制的随机核模型(n=1)可较好地反映X-EX-Ni,X-IM-Ni,X-MM-Ni 煤样的半焦气化过程.【总页数】10页(P1660-1669)【作者】赵洪宇;任善普;贾晋炜;付兴民;李子君;梁新星;阎杰;曾鸣;舒新前【作者单位】中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京100083;北大青鸟哈密煤化工有限公司,新疆哈密839000;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京100083;河北建筑工程学院土木工程学院,河北张家口075000;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TQ530【相关文献】1.铁元素对褐煤热解和气化特性影响的实验研究 [J], 杨利;王莹2.钙、镍离子负载方式对烟煤热解-气化特性影响及煤焦结构分析 [J], 赵洪宇;李玉环;任善普;宋强;吕俊鑫;舒元锋;阎杰;曾鸣;舒新前3.两种不同脱水方式对褐煤热解特性的影响 [J], 王小华;赵洪宇;宋强;李玉环;舒新前4.硝酸钙对内蒙古褐煤热解和气化特性的影响 [J], 彭康;王亦飞;金渭龙;吴超琦;王辅臣5.钙对褐煤热解和煤焦水蒸气气化反应性的影响 [J], 韩艳娜;王磊;余江龙;王冬梅;尹丰魁因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

不同沉积环境下煤的热解与气化特性

ｏｃｅｃｎｅｈｏｇ，Ｓａｇａ２０３，ＣｉａｆｉｅａｄＴｃｎｌｙｈｎｈｉ０２７ｈｎ）Ｓｎｏ
ＡｂｔａｔＴｈｙｏｙｉｎａｉｃｔｏｅａｉｒｏｖ — ｏｌｓｍｐｅｎｔｅｓｍｅｃａｉｃｔｏｅｒｅｂｔｄｆｅｅｔｓｒｃ：ｅｐｒｌｓｓａｄｇｓｆａｉｎｂｈｖｏｆｆｅｃａａｌｓｉｈａｏｆａｉｎｄｇｅｕｉｒｎｉｉｌｉｆｒｄｃｉｅｅｒｅｅｕｔｖｄｇｅｗｅｅｎｅｔｇｔｄｙｏｔｎｏｓｏｌｙｏｙｉ— ａｉｃｔｏｗｉｈｒｉｖｓｉａｅｂｃｎｉｕｕｃａｐｒｌｓｓｇｓｆａｉｎｉｔＴＧ— ＤＴＧ－ＤＳＣ．ＴｈｋｎｅｉｅｉｔｃｐｒｍｅｅｓｏｏｌｐｒｌｓｓｗｅｅｏｔｉｅｙＣｏｔ— ｄｅｎｉｔｇａｔｏａａｔｒｆｃａｙｏｙｉｒｂａｎｄｂａｓＲｅｆｒｎｅｒｌｍｅｈｄ．Ｔｅｕｔｓｏｈｔｔｅｔｉｄｏｄｒｈｅｒｓｌｈｗｓｔａｈｈｒｒｅｃｅｃｌｒａｔｎｍｏｅｉａｐｏｈｏｅｅｈｍｉａｅｃｉｄｌｓｄａｔｔｔｅｗｈｌｔｍｐｅａｕｅａｇｎｈｐｒｌｓｓｏｒｔｒｒｎｅａｄｔｅｙｏｙｉｍｅｈａｉｍｆｆｖｃａｓｓｃｎｓｏｅｏｌｉｉ
ｄｆｅｅｔｄｐｓｔｏａｎｉｏｍｅｔｉｒｎｅｏｉｉｎｌｅｖｒｎｎ

生物质热解特性及热解动力学研究

生物质热解特性及热解动力学研究一、本文概述Overview of this article随着全球能源危机和环境问题的日益严重，生物质作为一种可再生、环境友好的能源，其开发和利用受到了广泛的关注。

生物质热解作为生物质能转化和利用的重要途径之一，其特性及动力学研究对于提高生物质能源利用效率、优化能源结构以及减少环境污染具有重要意义。

本文旨在全面系统地研究生物质热解的特性及动力学行为，为生物质热解技术的进一步发展和应用提供理论支持和实践指导。

With the increasingly serious global energy crisis and environmental issues, biomass, as a renewable and environmentally friendly energy source, has received widespread attention for its development and utilization. Biomass pyrolysis, as one of the important pathways for biomass energy conversion and utilization, its characteristics and kinetics research are of great significance for improving biomass energy utilization efficiency, optimizing energy structure, and reducing environmental pollution. This articleaims to comprehensively and systematically study the characteristics and kinetic behavior of biomass pyrolysis, providing theoretical support and practical guidance for the further development and application of biomass pyrolysis technology.本文首先介绍了生物质热解的基本概念、原理及其在能源领域的应用前景。

煤热解气体主产物及热解动力学分析

煤热解气体主产物及热解动力学分析煤热解是一种能在相对较低温和压力条件下将煤分解成更简单的物质，获得大量高热值、烧结性能好的煤气、有机液体和固态煤等物质的热分解过程。

煤热解主要由固体热解、气体热解和液体热解三个热力学过程组成。

作为地质能源的煤，热解过程会产生大量的气体，这些气体主要按煤的质量组成而分为二氧化碳、氢气、甲烷、氮气及其他气体。

煤气在热解过程中是最重要的产物之一，它占了热解总体积的80%以上，热值较高，在新能源开发中发挥着重要作用。

其中CO2是煤热解产物中最重要的一种气体，其比例绝大部分地高于其他气体。

氢气是新一代能源，是具有广泛应用前景的能源之一，同时也是提高热解效率、改善热解质量和热解安全的必要条件。

甲烷是热解过程中含量较高的组分，随着温度的升高其气体产量也会升高，同时也是作为工业用气的主要物质。

氮气是煤热解过程中常见的化合物，其在煤热解过程中的作用是保持煤热解工艺的稳定，减少气态热解产物木炭、煤焦等不良产物的产生。

热解是一个复杂的动力学过程，它受到温度、压力、物质的性质及热解过程的控制参数的影响。

煤的高温热解受到温度的影响最为突出，其热解反应的速率受温度的影响较大，且随着温度的升高，煤的热解速率也会不断提高，但当温度过高时会导致煤热解产物气体含量及质量发生变化，影响煤热解质量。

压力也是煤热解过程中的关键性参数，它是影响煤热解动力学和产物质量形成的重要参量，煤热解温度增加时，气体产量也会明显增加，但当压力过低或过高时，煤分解产物气体比例和质量会发生变化影响热解效率。

煤热解是地质能源的一个重要利用方式，它使用范围很广，为工业发展提供了很大的帮助。

在热解煤的过程中，主要产物是气体，气体中以二氧化碳、氢气、甲烷、氮气为主，不仅可以满足当前的热能需求，还可以提高热解效率、改善热解质量和热解安全。

煤热解过程受温度、压力、物质性质和热解过程控制参数的影响，若要获得高质量、大量的气体，需要正确控制热解过程中的参数。

褐煤热解与气化反应特性的实验研究

褐煤热解与气化反应特性的实验研
究
褐煤是一种在许多国家被广泛使用的燃料，其热解和气化过程可以获得可再生能源和化学产品。

为了更好地了解褐煤的热解和气化反应特性，许多研究对这些过程进行了实验室试验。

在热解方面，研究人员通常采用恒温热解实验，以评估副产品的产量和反应动力学。

一项研究表明，随着热解温度的升高，褐煤的氢气和甲烷的产量增加，但异构化、重聚合和炭化的副反应也变得更为显著。

此外，研究还发现，具有较高含挥发分的褐煤样品更易于发生热解反应，并且产量也更高。

另一方面，气化实验通常使用不同类型的气化剂，如氧气、水蒸气和二氧化碳，以评估不同反应条件下的产物和反应动力学。

多数研究表明，添加水蒸气气化剂可以提高产物的甲烷和氢气，而添加氧气和二氧化碳则会导致更高的CO和CO2产量。

此外，热力学分析还确定了气化过程中化学反应的限制步骤，这有助于优化反应条件和产品选择。

除热解和气化反应特性外，研究还探索了褐煤样品的微结构性质和矿物成分对反应的影响。

例如，研究人员发现，褐煤中的矿物成分具有加速其热解和气化反应的作用。

另一方面，样品的孔隙结构和孔径分布也影响了反应特性和产物分布。

综上所述，褐煤的热解和气化反应特性是一个复杂的过程，受到反应条件、煤质性质和煤样品的微结构性质等因素的影响。

实验室试验可以为研究人员提供理解这些过程的深入知识，以便更好地利用褐煤作为可再生能源和化学品的资源。

5煤热解特性的测定

煤热解特性的测定（1）实验目的：1. 了解煤热解特性的测定方法；2. 掌握热解差热分析曲线各部分峰谷出现的原理。

3. 了解不同种类煤的热解特性。

（2）实验原理：煤在隔绝空气条件下，受热分解生成煤气、焦油、粗苯和焦炭的过程，称为煤热解（或煤干馏、焦化），煤的热解是煤在不同温度下发生一系列物理变化和化学反应的复杂过程。

图1：典型的煤热解过程煤受热到100～120℃时，所含水分基本脱除，一般加热到300℃左右煤发生热解，高于300℃时，开始大量析出挥发分，包括焦油等成分。

不同煤类开始热解的温度不同，煤化度低的煤开始热解温度也低，东北泥煤为100～160℃,；褐煤为200～290℃；长焰煤约为320℃；气煤约为320℃；焦煤约为360℃。

煤热解过程主要的反应类型：1.煤的热解中的裂解反应结构单元之间的桥键断裂生成自由基碎片；脂肪侧链受热易裂解，生成气态烃，如：CH4﹑C2H6等；含氧官能团的裂解，含氧官能团的热稳定性顺序为：－OH >>C=O >—COOH >－OCH3。

煤中低分子化合物的裂解，是以脂肪化合物为主的低分子化合物，其受热后，可分解成挥发性产物。

2. 一次热解产物的二次热解反应3.煤热解中的缩聚反应胶质体固化过程的缩聚反应，主要是在热解生成的自由基之间的缩聚，其结果生成半焦。

半焦分解，残留物之间缩聚，生成焦炭。

缩聚反应是芳香结构脱氢。

（3）实验步骤：1．煤样的制备将粉碎好的煤样，通过200目筛子，筛选出>200目的颗粒。

2．煤热解特性测定1) 将制备好的煤样称取约10mg加入到坩埚中，记录精确的质量；2) 将称量好的煤样，放置在热天平内，设置热天平升温及气体流量方法。

升温过程分三段进行，首先设置起始温度为20℃，终止温度为20℃，升温速度为0，恒温时间30分钟，氮气流量为100mL/min；第二段设置起始温度为20℃，终止温度400℃，升温速度为40℃/min，氮气流量为100mL/min；第三段设置起始温度为400℃，终止温度1000℃，升温速度为20℃/min。

第8讲煤气化反应中的热力学和动力学基础

第8讲煤气化反应中的热力学基础煤的气化是使煤与气化剂作用，进行各种化学反应，把煤炭转变为燃料用煤气或合成用煤气。

气化炉中的气化反应主要是煤中的碳与气化剂中的氧、水蒸汽、二氧化碳和氢的反应，也有碳与产物以及产物之间进行的反应。

一、煤气化的基本化学反应在气化炉内，煤炭经历了干燥、热解、气化和燃烧几个过程。

现将各个过程逐一介绍。

1、干燥湿煤（操作原料）加入气化炉后，由于煤与热气流之间的热交换，煤中的水分蒸发。

2、热解热解（pyrolysis）是煤受热后自身发生一系列物理和化学变化的复杂过程。

对此过程的命名尚未统一。

除热解这一名称外，习惯上长期应用“干馏”（carbonization）作传统名称，还有热分解（thermal decomposition）也常被采用。

炼焦过程是典型而完整的再隔绝空气条件下的煤热解例子。

由于煤是矿物质、有机大分子化合物等组成的极复杂的混合物质，受热之后所发生的变换与煤自身的化学特性、空隙结构以及热条件等密切相关。

煤炭气化过程中煤的热解有别于炼焦和煤液化过程中煤的热解行为，其主要区别在于：❶在块状或大颗粒块状存在的固定床气化过程中，热解温度较低，通常在700℃以下，按煤焦加工惯例，属低温热解（干馏）区段；❷热解过程中，床层中煤粒间有较强烈的气流流动，不同于炼焦炉中自身生成物的缓慢流动，其对煤的升温速率及热解产物的二次热分解反应影响较大；❸在粉煤气化工艺中，煤炭中水分的蒸发、煤热解以及煤粒与气化剂之间的化学反应几乎同时并存，且在短暂的时间内完成。

1)煤热解过程的物理形态变化在煤热解阶段，煤中的有机质随温度的提高而发生一系列变化，其结果为煤中的挥发分逸出，并残存半焦或焦炭。

煤的热解过程大致分为3个阶段。

◆第一阶段（从室温到350℃）从室温到热分解温度为干燥脱气阶段，煤的外形无变化。

150℃前主要为干燥阶段。

在150～200℃时，放出吸附在煤中的气体，主要为甲烷、二氧化碳和氮气。

当温度达到200℃以上时，即可发现有机质的分解。

煤焦富氧燃烧特性及动力学研究

流化气体和进样时的保护气体.
图１ＭＦＢＲＡ结构示意图
Ｆｉｇ１ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆＭＦＢＲＡ
当流化介质升温至目标温度(７５０、８００、８５０
关掉流化气体ꎬ将质量为１５ ± １ｍｇ的煤焦置于
过程质谱实时在线监测曲线稳定ꎬ打开瞬间进样
气ꎬ１ｍｉｎ后再次通入２００ｍＬ / ｍｉｎ的流化气体ꎬ
数随温度的变化关系为
ｋ( Ｔ) ＝Ａｅｘｐ( －Ｅ / ＲＴ) .
(１)
Ｃｏａｔｓ－Ｒｅｄｆｅｒｎ [２８] 积分法也是一种近似积
分法ꎬ它可以处理恒定升温速率下的反应动力
学ꎬ如下式所示.
ｌｎ[ Ｇ( ｘ) / Ｔ２ ] ＝ｌｎ( ＡＲ / βＥ) －Ｅ / ＲＴ.
(８)
式中:Ｅ为活化能ꎬｋＪ / ｍｏｌꎻＡ为指前因子ꎬｓ ꎻＴ
颗粒热载体直接加热反应物ꎬ在快速升温的同时
可提供快速、均匀的反应气氛ꎬ强化气固传热传
质ꎬ可最大程度地减小内 / 外扩散效应. 低升温速
体上提高煤焦的燃烧速度
.
煤焦燃烧及污染物排放特性的研究以热重
率( ≤２５ ℃ / ｍｉｎ) 下ꎬＭＦＢＲＡ与ＴＧＡ测得的
解条件是影响煤焦燃烧特性的主要因素. 随着热
关键词: 微型流化床ꎻ 热重ꎻ 煤焦ꎻ 富氧燃烧ꎻ 反应动力学
ＤＯＩ:１０. ３９６９ / ｊ. ｉｓｓｎ. ２０９５－２１９８. ２０２３. ０２. ００２
中图分类号: ＴＱ５３０. ２文献标识码: Ａ
我国化石能源的特点是富煤、贫油、少气ꎬ煤
炭的高效清洁利用有助于我国早日实现“ 双碳”
通入保护气ꎬ等２ ~ ３ｍｉｎ后再次通入流化气体.

煤焦油二次热解过程中HCN及NH_3释放特性研究

文章编号:0253-2409(2005)02-0161-05收稿日期:2004-08-26;修回日期:2005-02-01基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(G1999022210);高等学校博士学科点专项科研基金(20020698048)。

作者简介:李强(1980-),男,江苏海门人,硕士研究生,主要从事煤的清洁燃烧和污染控制工作。

E -m a i :l qlee @m ailst .xjtu .edu .cn.煤焦油二次热解过程中HCN 及NH 3释放特性研究李强,车得福,刘银河,徐通模(西安交通大学能源与动力工程学院,陕西西安 710049)摘要:对煤焦油中氮在惰性气氛中二次热解生成NO x 前驱物HCN 及NH 3进行了研究。

在两段炉固定床反应器上研究了四种煤样的焦油在二次热解过程中NO x 前驱物H C N 和NH 3的释放规律,讨论了煤阶、温度以及灰分对焦油二次热解过程中HCN 及NH 3释放规律的影响,表明随着煤阶的增高,焦油中氮的质量分数减少,HCN 和NH 3的转化率也随之减少。

随着二次热解温度的增高,H CN 和NH 3的转化率增加,在800e ~900e H CN 增幅最大,NH 3的质量分数在900e 以后基本不变。

煤中灰分的存在能减少氮在焦油中的质量分数,导致焦油二次热解过程中HCN 和NH 3的转化率下降。

关键词:热解;焦油;氰化氢;氨中图分类号:TQ53 文献标识码:A煤中的氮元素在燃烧过程中形成的氮氧化物,造成环境的污染,严重地影响到人类的生存。

各国学者多年来致力于降低NO x 排放的研究,但是到目前为止对于煤中氮的存在形态和释放规律还没有统一的认识,因为煤是一种复杂结构的有机物和无机物的混合体,深入的研究有相当的难度。

氮在煤中的质量分数不高,在1.5%~2%[1]。

煤中氮来源于成煤植物中含有的蛋白质,氨基酸,生物碱等含氮物质。

就目前的研究看,煤中氮主要是以有机氮的形态存在,主要有机氮形态为吡咯氮、吡啶氮、季氮。

俄罗斯炼焦煤显微组分热解过程中气体的析出特征

俄罗斯炼焦煤显微组分热解过程中气体的析出特征
T.K.达斯;徐振刚
【期刊名称】《煤质技术》
【年(卷),期】2003()B04
【总页数】7页(P57-63)
【作者】T.K.达斯;徐振刚
【作者单位】印度
【正文语种】中文
【中图分类】TQ533
【相关文献】
1.炼焦煤尾煤热解特性及富氢气体析出研究 [J], 刘海兵;惠贺龙;付兴民;柳树成;贾晋炜;舒新前;顾军
2.俄罗斯炼焦煤显微组分热解过程中气体的析出特征[J], T·K·达斯
3.俄罗斯炼焦煤显微组分热解过程中气体的析出特征 [J], T.K.达斯;徐振刚
4.利用热重-质谱法分析煤炭热解过程中气体析出规律 [J], 孙伟庆
5.煤显微组分热解过程中含硫气体逸出特性 [J], 孙庆雷;李文;陈皓侃;李保庆
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