CO2对褐煤热解行为的影响

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二氧化碳对煤自燃特性的影响规律

二氧化碳对煤自燃特性的影响规律

移动扫码阅读DOI:10. 13347/ki.mkaq.2021 .02.010叶庆树.二氧化碳对煤自燃特性的影响规律D].煤矿安全,2021,52(2):43-47.YE Qingslui. Effect of carbon dioxide on coal spontaneous combustion characteristics [ J]. Safety in Coal Mines, 2021, 52(2): 43-47.二氧化碳对煤自燃特性的影响规律叶庆树(国家能源集团神东煤炭集团公司,陕西榆林719315)摘要:为了解决矿井煤火灾害对煤炭资源、生产设备、通风系统和大气环境造成的严重破坏,深入研究二氧化碳对煤样自燃特性影响规律,采集大柳塔矿煤样,利用热分析仪研究不同二氧化碳体积分数条件下煤样特征温度、放热量、表观活化能的变化情况。

实验结果表明:随着氧气体积分数的增加,煤样特征温度对于二氧化碳体积分数的敏感性降低;二氧化碳体积分数越高,煤表面所能够形成的保护膜分布越广,厚度越高,对煤的氧化放热所带来的影响也不同;煤样的表观活化能随二氧化碳体积分数比例的升高而增加,且煤的表观活化能与二氧化碳体积分数的敏感性不同;煤样中二氧化碳的注入有效地抑制了煤自燃现象的发生。

关键词:矿井火灾;二氧化碳;煤自燃;特征温度;活化能中图分类号:TD75+2.2 文献标志码:A文章编号:1003-496X(2021)02-0043-05Effect of carbon dioxide on coal spontaneous combustion characteristicsYE QingshuiShendong Coal Group Company Limited of China Energy Investment Corporation, Yulin719315. China)Abstract: In order to solve the serious damage of coal resources, production equipment, ventilation system and atmospheric environment caused by coal fire disaster in the mine, the influence law of (.arhon dioxide on the spontaneous combustion characteristics of coal samples was studied in depth. The coal samples of Daliuta Mine were collected, and the change of characteristic temperature, exothermic energy and apparent activation energy of coal samples under different carbon dioxide concentration was studied by thermal analyzer. The experimental results showed that: with the increase of oxygen concentration, the sensitivity of coal sample characteristic temperature to carbon dioxide concentration decreases; the higher the concentration of carbon dioxide, the wider the distrihulion of the protective film on the surface of coal, the higher the thickness is, the different impact on the oxidation and heat release of coal is; ihe apparent activation energy of coal sample increases with the increase of the proportion of carbon dioxide concentration, and the sensitivity of the apparent activation energy and carbon dioxide concentration of coal is diffe*rent. The injection of carbon dioxide into the coal sample effectively inhibited the occurrence of coal spontaneous combustion.Key words:mine fire; carl)〇n dioxide; coal spontaneous combustion; c haracteristic temperature; activation energy矿井煤火灾害不仅对煤炭资源、生产设备、通风 系统和大气环境造成了严重的破坏,甚至造成人员伤 亡,同时煤自燃往往是矿井重大次生灾害的主要诱 因,许多瓦斯、煤尘爆炸等灾害都由煤自燃引起n-21。

CO2N2气氛下煤粉热解气化特性研究及动力学分析

CO2N2气氛下煤粉热解气化特性研究及动力学分析

7.16 15.99 28.14 48.71 61.60 3.54 0.86 10.35 0.50
收 稿 日 期 :2017 06 13; 修 回 日 期 :2018 02 23 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
Mad Aad Vad FCad Cad Had Nad Oad Sad
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]

褐煤热解-气化-制油系统的CO2减排策略

褐煤热解-气化-制油系统的CO2减排策略

文献标志码 :A
文章编号 :0 4 3 8 —1 1 5 7( 2 0 1 5 )0 8 —3 2 0 4 —0 6
S t r a t e g i e s o f l i g n i t e py r o l y s i s - - ga s i ic f a t i o n- - o i l s y s t e m f o r CO2 e mi s s i o n r e duc t i o n
摘 要 : 褐煤 热解 一 气化一 制 油 系 统 是 现 代 煤 化 工 发 展 的 一 个 重 要 研 究 内 容 。 来 自系 统 多 个单 元产 生 的 c n 4 和C O , 如
果发生重整反应 , 将重整得到 H2 / C O 比值较高的合成气添加到制油流程中,可实现更多 的 C被 固定到产 品中而减 少 C O 2 的直接排放量 。对 C H 4 一 C O: 和 C H 一 H2 O 两种重整反应方式、来 自煤 热解和 费托合成两股 甲烷气和典型 的 干粉气化和水煤浆气化两种 流程进行 了组合研 究。分析结果显示 ,来 自热解和费托合成的 甲烷重整后 不足 以提供 调节合成气 H 2 / C O比例所 需的氢气 , 水煤气变换反应对于褐煤制油系统来说是必需的。 从 C转化成油 的角度来看 ,
F AN Ya ng, LI We n yi ng , XI E Ke c ha ng
( Ke y L a b o r a t o r y o fC o a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y( T a  ̄u a n U n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y ) ,
第 6 6卷 第 8期 2 0 1 5年 8月

CO2对煤焦结构和气化反应性的影响中期报告

CO2对煤焦结构和气化反应性的影响中期报告

CO2对煤焦结构和气化反应性的影响中期报告
本报告主要探讨了CO2对煤焦结构和气化反应性的影响。

首先,我们简要介绍了煤和焦的基本特性,以及CO2对煤焦结构和气化反应性的
影响的背景。

接着,我们介绍了目前关于CO2对煤焦结构和气化反应性影响的研究现状。

研究表明,CO2对煤焦结构和气化反应性有显著的影响,其中
包括:(1) CO2气化能提高焦的气化速率和转化率,但也会增加焦的热重损失;(2) 焦经过一定程度的CO2气化后,会改变其微观结构和孔结构,进而影响其气化反应性。

接下来,我们介绍了我们的研究计划和实验方法。

我们选用具有代
表性的贵州煤作为研究对象,采用等温恒压实验方法,研究CO2气化对
煤焦结构和气化反应性的影响。

我们将焦经过一定程度的CO2气化后,
使用XRD、SEM、氮气吸附和热重分析等手段来分析焦的微观结构和孔
结构变化。

最后,我们介绍了我们的研究进展和初步结论。

目前,我们已经完
成了一部分实验,并进行了初步分析。

初步结果表明,CO2气化能够改
变焦的微观结构和孔结构,并且会影响其气化反应性。

但是,需要进一
步的实验和分析来验证我们的初步结论。

综上所述,我们的研究旨在探索CO2对煤焦结构和气化反应性的影响,为煤的清洁、高效利用提供理论和实验依据。

褐煤的热解失重规律及其影响因素

褐煤的热解失重规律及其影响因素

哈 尔滨 工业 大学 学报 ,08 20: [ 熊 源泉 . 压条 件 下煤 热解 反 应动 力 学的 实验研 5 】 加
究U. 力学工程 ,9 6 I 动 19.
的最大失重速率变化不大 , 以粒径不是影响煤热 所 解的最大失重速率的主要因素。但是 , 煤粉粒度减 小 , 粉燃 烧 的各 段 反应 表 观活 化 能 和质 量平 均 表 煤
学 反 应 的复杂 过 程 , 而研 究 热解 常用 的方 法是 热 重
图 1 褐煤 热 解 的 T 曲线 G
法 。热 重法 ( G) 在程序 控 制温度 下 , 量 物质 质 T 是 测 量 与温 度关 系 的一 种技术 。因此研 究褐 煤 热解失 重
规律对于褐煤的综合利用具有重要的意义。 1 褐煤 热解 失重 规律
22 径 不 同的 影响 .粒
[] 1 李春 柱 . 多利 亚褐煤 科 学进展 【 . 京: 学工 维 M】 北 化
业 出版 社 , 0 9 20.
[】 振 海. 2刘 热分析 导论 【 . M】 北京 : 学 工业 出版社 , 化
1 91 9 .
[ 谢 克 昌. 的 结 构 与 反 应 性 [ . 京 : 学 出版 3 】 煤 M】 北 科
21 0 2年 2月
山西煤炭 管理 干部 学 院学报
J u a f h n i o l MiigAd nsrtr l g o r l a x a- nn miit o s n oS C a Col e e
F b , 01 e .2 2
Vo .5 No 1 1 2 .
第 2 5卷
1 . 1实验部 分
实验采 用霍林 河 褐煤作 为研 究对象 ,经过 干燥 粉碎 过筛 , 样呈 褐黑 色 , 青光 泽 , 细小 裂纹 , 试 沥 有 其 工业 分析 和元 素分析 见 表 1 。选取 1mg的煤 样 , 0 实 验在 高纯度 的氩 气下 进行 , 升温 速率 为 1  ̄/ n 热 0Cmi,

CO2气氛对煤热解过程中硫逸出的影响

CO2气氛对煤热解过程中硫逸出的影响

CO2气氛对煤热解过程中硫逸出的影响郭慧卿;付琦;王鑫龙;刘粉荣;胡瑞生;张浩【摘要】Yima (YM) coal and Pingshuo (PS) coal as well as their deashed coals and depyrited coals were used to investigate the effects of CO2 and Ar on the sulfur release behavior during coal pyrolysis by pyrolysis connected with mass spectrometer (Py-MS) and pyrolysis connected with gas chromatogram (Py-GC).It is found that CO2 atmosphere can promote the release of H2S,COS and SO2,especially the remarkable releasing of COS.In addition,CO2 atmosphere can decrease the maximum release peak temperature of H2S,COS and SO2 for raw coals,while there is no obvious effect for their deashed coals.At the same time,CO2 is beneficial to the decomposition of organic sulfur at higher temperature.That the COS formation is related to CO at higher temperatures and has nothing to do with CO at lower temperatures is validated.%采用热解-质谱(Py-MS)与热解-气相色谱(Py-GC)相结合的方法对平朔(PS)和义马(YM)原煤、脱灰煤及其脱黄铁矿煤进行了热解实验,考察了CO2气氛对煤热解过程中硫逸出行为的影响.并采用质谱在线分析H2S、COS和SO2的逸出曲线,利用气相色谱分析H2S、COS和SO2在气相中的逸出量.结果表明,CO2气氛有利于H2S、COS和SO2进入气相,且逸出量增加,而COS增加幅度更大.同时,CO2气氛有利于H2S和SO2最大逸出峰温提前.另外,CO2气氛对原煤的H2S、COS和SO2逸出温度影响较大,但对脱灰煤的影响较小.在较高的温度下,CO2有利于煤中稳定有机硫的分解.这进一步验证了在较高温度下COS形成与CO相关,而在较低温度下与CO无关.【期刊名称】《燃料化学学报》【年(卷),期】2017(045)005【总页数】6页(P523-528)【关键词】CO2气氛;煤热解;硫释放;热解-质谱(Py-MS);热解-气相色谱(Py-GC)【作者】郭慧卿;付琦;王鑫龙;刘粉荣;胡瑞生;张浩【作者单位】内蒙古大学化学化工学院, 内蒙古呼和浩特 010021;内蒙古医科大学药学院, 内蒙古呼和浩特 010110;内蒙古大学化学化工学院, 内蒙古呼和浩特010021;内蒙古大学化学化工学院, 内蒙古呼和浩特 010021;内蒙古大学化学化工学院, 内蒙古呼和浩特 010021;内蒙古大学化学化工学院, 内蒙古呼和浩特010021;内蒙古大学化学化工学院, 内蒙古呼和浩特 010021【正文语种】中文【中图分类】TQ530.2目前,中国仍是世界上最大的煤炭开采和利用国家。

O2CO2燃烧条件下煤粉热解和燃烧过程中矿物质的转化行为的开题报告

O2CO2燃烧条件下煤粉热解和燃烧过程中矿物质的转化行为的开题报告

O2CO2燃烧条件下煤粉热解和燃烧过程中矿物质的转化行为的开题报告题目:O2/CO2燃烧条件下煤粉热解和燃烧过程中矿物质的转化行为中文摘要:煤炭作为重要的能源资源,其热解和燃烧过程中会产生大量的气体和固体产品,其中固体产品中含有大量的矿物质。

近年来,随着环保意识的提升和气候变化的加剧,煤炭热解和燃烧中产生的二氧化碳排放已成为全球关注的问题。

为了降低二氧化碳排放,利用CO2进行煤炭燃烧已成为当前研究的热点之一。

在煤炭热解和燃烧过程中,矿物质的转化行为对固体产物的形态和组成起着关键作用。

同时,CO2和O2的供给条件也会对煤炭燃烧产物的结构和组成产生影响。

因此,本文旨在研究O2/CO2燃烧条件下煤粉热解和燃烧过程中矿物质的转化行为,探讨CO2在煤炭燃烧过程中的作用机制,为降低二氧化碳排放提供理论支持。

本文将采用实验方法,研究煤粉在O2/CO2燃烧条件下的热解和燃烧过程,并对热解和燃烧产生的固体产物进行表征和分析。

通过热重分析、X射线荧光光谱分析和扫描电子显微镜等技术手段,研究煤炭中矿物质在不同气氛条件下的转化行为,并探讨CO2在煤炭燃烧过程中的作用机制。

本文的研究结果可为煤炭热解和燃烧过程的优化设计提供理论依据,同时也为CO2的利用和煤炭燃烧的环保减排研究提供参考。

英文摘要:As an important energy resource, coal can produce a large amount of gas and solid products during its pyrolysis and combustion processes, and the solid products contain a large amount of minerals. In recent years, with the increasing awareness of environmental protection and the intensification of climate change, the carbon dioxide emissionsgenerated during coal pyrolysis and combustion have become a global issue of concern. Utilizing CO2 for coal combustion has become one of the current research hotspots in order to reduce carbon dioxideemissions.During the pyrolysis and combustion processes of coal, thetransformation behavior of minerals plays a key role in the morphology and composition of solid products. At the same time, the supply conditions of CO2 and O2 also have an influence on the structure and composition of coal combustion products. Therefore, this paper aims to investigate the transformation behavior of minerals during the pyrolysis and combustion of coal powder under O2/CO2 combustion conditions, and to explore the mechanism of CO2 in coal combustion, providing theoretical support for reducing carbon dioxide emissions.The experimental method will be used to study the pyrolysis and combustion processes of coal powder under O2/CO2 combustion conditions, and to characterize and analyze the solid products produced during pyrolysis and combustion. The transformation behavior of minerals in coal under different atmospheres will be studied by techniques such as thermogravimetric analysis, X-ray fluorescence spectrometry and scanning electron microscopy, and the mechanism of CO2 in coal combustion will be explored.The research results of this paper can provide a theoretical basis for the optimization design of coal pyrolysis and combustion processes, and also provide a reference for the research of CO2 utilization and environmental protection and emission reduction of coal combustion.。

分解炉内CO_2含量对燃煤NO释放特性的影响

分解炉内CO_2含量对燃煤NO释放特性的影响

Al2O3+TiO2 3.14
表 2 水泥生料成分 Table 2 Chemical composition of cement raw meal
Fe2O3
CaO
MgO
K2O
Na2O
SO3
2.08
43.60
1.34
0.52
0.05
0.20
Cl 0.009
w/%
Ignition loss 36.37
1.2 台 架 实验台架(见图 1)由供气装置、炉体和烟气检测
CAI Lüqing1,LU Jidong1,LÜ Gang2 (1. Power Electric College, South China University of Technology, Guangzhou 510640; 2. State Key Laboratory of
Coal Combustion, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China)
Key words: precalciner; carbon dioxide; coal combustion; nitric oxide
新型干法水泥生产中的氮氧化物主要由两部分 组成:分解炉内煤粉燃烧过程中形成的燃料型 NO 和回转窑内高温下形成的热力型 NO,[1] 分解炉是降 低水泥工业中 NO 的主要设备。分解炉内煤粉属于低 温无焰燃烧,煤粉燃烧放出热量的同时还伴随着水泥 生料的分解。炉内温度约为 850~950 ℃,煤粉在此 温度下燃烧主要产生燃料型 NO,包括挥发分 N 氧化 生成的挥发分 NO 和煤焦 N 氧化生成的焦炭 NO。[2]
蔡吕清 1,陆继东 1,吕 刚 2

煤热解反应过程及影响因素

煤热解反应过程及影响因素

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. 反应条件反应温度、反应时间和反应气氛是影响煤热解反应的重要因素。

一般来说,较高的反应温度有利于提高煤的活化程度和产气率,但过高的温度则会导致气化产物的结构复杂化,使气化产物分布不均匀。

反应时间对煤热解反应也有着影响。

过短的反应时间会使煤热解不完全,气化产物的产率不高;而过长的反应时间则会导致过煤化,产气速率下降。

氧浓度对褐煤低温热解产物的影响

氧浓度对褐煤低温热解产物的影响

氧浓度对褐煤低温热解产物的影响董安民;刘英鹏;杨海平;杨晴;柳峰;王贤华;张世红;邵敬爱【摘要】为研究不同氧浓度对褐煤低温热解提质产物的影响,在550℃温度下,进行了0 ~16%(每间隔2%)氧浓度下的固定床热解试验.结果表明,氧气的氧化供热作用促进气体和液态产物的生成;当氧浓度达到12%时,液态产物产量达到最大,当氧浓度过高时,液态产物发生二次反应的作用加剧,液态产物产量减小;氧浓度达到10%时,样品开始出现局部燃烧,氧气的消耗加剧,固体产物质量减少最快,气体产物质量增长最快,并且固定碳的减少使得提质后煤中灰分增加,导致热值下降,因此在有氧气氛下需降低提质温度及提质反应时间.研究同时表明,氧浓度的升高有助于脱除褐煤中大分子物质中的杂环氮,且在有氧气氛下低温热解可以有效脱除不饱和芳香结构物质.%Pyrolysis experiment of lignite with the oxygen concentration of 0-16%(with the interval of 2%) was carried out on a fixed bed reactor under 550 ℃ to study the influence of oxygen concentration on low-temperature pyrolysis products.It was found that the oxidation heating effect of oxygen could promote the generation of gas and liquid.When the oxygen concentration reached 12%,the yield of liquid reached the maximum,and when the concentration of oxygen was too high,the effect of secondary reaction with liquid was remarkable,and the yield of liquid was decreased;while,when the oxygen concentration was 10%,the samples started to appear local combustion,the consumption of oxygen increased,the quality of solid product reduced fastest,the quality of gas product increased fastest,and the reduction of fixed carbon made the ash content of up-grading coal increase and the heat valuedecrease.Therefore,the up-grading temperature and reaction time should be reduced in the oxygen atmosphere.Results showed that the increase of oxygen concentration was beneficial for the removal of heterocyclic nitrogen from macromolecule in lignite,the oxygen can effectively remove unsaturated aromatic compounds.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2017(042)0z2【总页数】6页(P494-499)【关键词】褐煤;热解;氧浓度;提质【作者】董安民;刘英鹏;杨海平;杨晴;柳峰;王贤华;张世红;邵敬爱【作者单位】华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,湖北武汉430074;华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,湖北武汉430074;华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,湖北武汉430074;华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,湖北武汉430074;上海电气集团股份有限公司,上海201199;华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,湖北武汉430074;华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,湖北武汉430074;华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TQ530随煤炭的持续大量消耗,高品质煤种的资源量在不断减少,低品质煤种的有效经济利用逐渐得到重视[1-2]。

影响煤热解的一些主要因素探讨_袁琦儒

影响煤热解的一些主要因素探讨_袁琦儒
一般来讲,低温时产生的焦油主要由脂肪烃、芳香烃以及含氧化 合物(以酚类化合物为主)组成,其密度和粘度较低;高温产生的焦油 组成趋于简单, 逐渐由脂肪烃和芳香烃共存发展到基本完全是芳烃, 并且芳烃的各类型取代也随热解温度的升高而减少。 随着温度升高, 半焦变成焦炭,H/C 和 O/C 逐渐降低,其成熟度逐渐增加。
煤热解初期,氢气主要是自由基之间相互缩聚生成,而在热解后 期,芳香结构的缩聚脱氢伴随着氢气的放出。 热解过程中,煤中的氧主 要以含氧化合物 CO 和 CO2 的形态逸出,煤中的 元 素 组 成 决 定 着 热 解 气体的组成,煤中的氧含量高,CO、CO2 的生成量也大。 由于 CO 和 CO2
煤的热转化过程主要包括煤的热解、气化、燃烧以及一些催化转 化过程,可以将煤转化为气体燃料、液体燃料以及一些重要的化工原 料。 通过煤的洁净综合利用,可以提高煤的利用效率,增加煤的附加 值,同时也可起到保护环境的作用。 科
热解条件影响煤半焦的孔隙和比表面积,半焦的活性取决于热解 的热处理条件。 吴诗勇等人对快速和慢速热解制得的焦的反应性进行 了研究, 结果表明由于慢速热解焦的热解时间较快速热解焦的长,其 孔隙发生明显收缩,反应速率低于快速热解焦。
4 煤岩显微组分对煤热解的影响
按照煤岩学的观点,煤是由多种煤岩组分及无机矿物质组成的复 杂混合物。 在成煤过程中,原始植物残体的各种组织通过凝胶化、丝炭 化和沥青化等一系列作用而生成的三类煤的有机显微组分,丝炭化组 分在泥炭化阶段就发生了剧烈的变化, 在以后的煤化阶段中变化较 少。 稳定组分由于对生物化学作用稳定,所以在泥炭化阶段中很少有 变化,只有经历深度变质作用后变化才较大。 唯有凝胶化作用在整个 成煤过程中一直都是比较有规律的渐进变化。 总的趋势是随变质程度 的提高三种煤显微组分的性质趋于一致。

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

褐煤热解与气化反应特性的实验研

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。

煤的热解研究 Ⅰ气氛和温度对热解的影响

煤的热解研究 Ⅰ气氛和温度对热解的影响

V o l .24N o.11998202华 东 理 工 大 学 学 报 Journal of East Ch ina U niversity of Science and T echno logy 收稿日期:1997206203煤的热解研究.气氛和温度对热解的影响朱学栋3 朱子彬 唐黎华 张成芳(华东理工大学化工工艺研究所,上海200237) 提要:常压、温度为600~1200°C 条件下,东胜烟煤分别在氢和氮气氛中热解的实验研究表明:煤在氢气氛中热解与在氮气氛相比产气率更高,焦油质量较好,同时获得了较高的煤转化率;热解温度强烈地影响热解产物的组成和煤转化率,随温度的升高煤转化率提高,热解气产率增加,CH 4、CO 和CO 2的产率上升,焦油产率降低,但温度对C +2和H 2O 的产率影响不大。

关键词:煤;热解;氢气氛;氮气氛;温度中图分类号:TQ 546.2;TQ 530.2 煤的热加工已有上千年的历史,至今仍是煤炭加工利用的最主要技术。

煤的热解与煤的热加工技术(如气化、液化、燃烧和碳化等)有极为密切的关系,是大多数煤转化过程的初始阶段,且对后续的转化有重要的影响。

对煤热解的详细深入研究,有利于煤资源的合理利用,对开发煤转化的新技术和控制环境污染有重要意义。

煤热解的条件(加热速率、气氛、压力、终温、粒度、煤种以及反应器型式等)强烈地影响产物的产率和组成。

M cCow n [1]在热天平中用氢和氮不同气氛分别研究了L ou isiana 褐煤在800°C 下的热解,结果表明煤的转化率可达33.5%~43.8%,在氢气氛中所得挥发分产率比氮气氛平均大约高14.5%。

朱子彬等人[2~5]研究了东胜煤在快速加热的条件下,气氛和温度对热解的影响,在常压氢气氛中的液态烃和甲烷产率分别比氮气氛提高了80%和2.5倍。

煤的热解,因其反应条件温和,工业装置实施难度低,经济效益高,受到各国的普遍重视。

煤热解反应过程及影响因素

煤热解反应过程及影响因素

煤热解反应过程及影响因素煤热解是指将煤在高温和缺氧的条件下进行加热分解的过程。

在煤热解过程中,随着温度的升高,煤的结构会发生改变,从而产生各种气体、液体和固体产物。

本文将介绍煤热解的反应过程以及影响因素。

煤热解的反应过程可以分为三个阶段:干馏、气化和炭化。

在干馏阶段,煤中的挥发分开始脱除,产生气体和液体产物。

在气化阶段,煤中的碳氢化合物继续分解,产生大量的气体,包括一氧化碳、二氧化碳和氢气等。

在炭化阶段,煤中的残留物开始裂解,产生固体炭和焦炭。

1.温度:温度是影响煤热解过程的主要因素之一。

较高的温度可以加快煤的结构改变和分解反应的进行。

在不同的温度下,煤的反应产物和产率也会有所不同。

2.煤种:不同种类的煤在热解过程中具有不同的特性和反应行为。

无烟煤和褐煤在热解过程中会产生较少的焦炭和较多的气体产物。

煤种的选择对于煤热解过程的结果至关重要。

3.压力:压力可以影响煤热解过程中气体产物的生成和分布。

较高的压力可以促进气体生成的速率和产量。

4.反应时间:反应时间是指煤在热解过程中所停留的时间。

较长的反应时间可以增加煤的分解程度,产生更多的气体和液体产物。

反应时间对于煤热解的产物分布和产率具有重要影响。

5.催化剂:催化剂的添加可以改变煤热解的反应路径和产物分布。

一些催化剂可以促进煤的分解和气体产物的生成。

煤热解是一种复杂的反应过程,受到多种因素的影响。

通过对这些因素的控制和调节,可以实现对煤热解反应的控制和优化,提高对煤热解产物的利用效率。

co2气氛下煤粉热解nh3,hcn的释放特性

co2气氛下煤粉热解nh3,hcn的释放特性

co2气氛下煤粉热解nh3,hcn的释放特性
煤粉热解,是一种利用煤进行热加工,以转化煤中的烃和热能释放出更有用的产物的过程。

在CO2富气氛中热解煤粉产生的NH3和HCN,是一种常见的有害气体,具有毒性和致癌性。

研究表明,在CO2气氛下热解煤粉会伴随大量的卤的和浓度的NH3,HCN的释放。

热解后
的煤粉中,NH3和HCN的释放量都十分高,NH3的浓度高达1.7mol/mol,而HCN的浓度很低,只有0.1mol/mol。

研究还发现,在另一种类型的煤粉,即石煤中,释放出的NH3和HCN的量比古煤多得多。

也有研究表明,当碳氧化状态降低时,即碳氧比(C/O)下降时,NH3和HCN的释放量会大大减少,而CO2的释放量也会大大减少。

换句话说,在CO2气氛下煤粉的热解反应,NH3和HCN的释放量受C/O的影响较大,而CO2的释放主要取决于煤粉燃料的性质。

综上所述,在CO2气氛下热解煤粉时,NH3和HCN的释放很高,而CO2的释放取决于煤粉
燃料的性质和碳氧化状态。

因此,应在煤粉的热解过程中,限制NH3和HCN的释放,减少
对环境的影响。

CO2气氛中超细煤粉热解含氮气体释放规律

CO2气氛中超细煤粉热解含氮气体释放规律

CO2气氛中超细煤粉热解含氮气体释放规律黄庠永;李小川;姜秀民;陈永平【期刊名称】《燃烧科学与技术》【年(卷),期】2014(020)004【摘要】在固定床反应器上进行了CO2气氛中内蒙古褐煤的热解/气化试验,对含氮气体和CO析出特性进行了连续在线测量,考察了温度、粒径和气氛等因素的影响.结果表明,气氛对于气化反应特性和含氮气体的析出特性有较大影响且在高温区更为明显;煤样与CO2的气化反应在550℃之后显著加快.CO2气氛下煤中氮主要以NH3、HCN和N2O形式析出,而N2气氛下主要是以NH3、HCN和NO形式析出;不同粒径的煤粉热解时HCN和NH3析出曲线相似且差距不大,N2O析出量随粒径增大稍有增加.【总页数】6页(P356-361)【作者】黄庠永;李小川;姜秀民;陈永平【作者单位】扬州大学水利与能源动力工程学院,扬州225127;扬州大学水利与能源动力工程学院,扬州225127;上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240;扬州大学水利与能源动力工程学院,扬州225127;东南大学能源与环境学院,南京210096【正文语种】中文【中图分类】TQ534【相关文献】1.O2/CO2气氛超细煤粉与常规粒径煤粉混合燃烧特性 [J], 马标;顾明言;楚化强;张雨航2.神华煤粉在CO2和N2高温气氛下SOx生成释放规律的研究 [J], 李宇;范卫东3.再燃中超细煤粉热解机理及挥发份释放的数值模拟 [J], 胡满银;刘忠;王小敏;阎维平4.CO2气氛下乌拉盖煤热解过程中气体释放特征及机理 [J], 李少华;高俊男;车德勇5.CO2/N2气氛下煤粉热解气化特性研究及动力学分析 [J], 张远航;赵菁;李德波;王长安;车得福因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

CO2气氛对胜利褐煤热解过程的影响

CO2气氛对胜利褐煤热解过程的影响

第45卷第3期 2017年3月燃料化学学报Journal o f Fuel C hem istry and TechnologyVol. 45 No. 3Mar. 2017文章编号:0253-2409(2017)03鄄0272-07CO2气氛对胜利褐煤热解过程的影响郝成浩,朱生华,白永辉,李凡*(太原理工大学煤科学与技术省部共建国家重点实验室培育基地,山西太原030024)摘要:以5-8m m胜利褐煤为研究对象,利用固定床反应器,在400-700益、C O2气氛下进行热解实验,研究了C O2气氛对 煤热解气、液、固三相产物分布的影响,探讨了C〇2对煤焦结构作用的机理。

研究表明,与N:气氛相比,C〇2气氛热解提高焦 油和热解水产率,降低热解气和半焦产率;400和500益时,CO2气氛下形成的半焦孔隙结构和总孔体积没有明显的变化,600和700益时,C O:气氛下所得半焦的比表面积及孔容较^气氛下的大,是与煤焦内部挥发分大量释放以及C O:进入孔道与 活性位反应有关;煤热解过程中C O:的引入能促进煤焦中3-5环芳香结构的消耗,导致煤焦结构芳香度的提高;600和700益 时,C O:气氛下热解气中a和CH4产率低,同时C O:能与煤焦发生气化反应显著提高C O含量。

关键词:褐煤;热解;半焦性质;C O:气氛中图分类号:T Q530J文献标识码:AEffect of C〇2on pyrolysis behavior of Shengli ligniteHAO Cheng-hao,ZHU Sheng-hua,BAI Yong-hui,LI Fan*(State Key Laboratory Breeding Base of Coal Science and Technology Co-founded by Shanxi Province andthe Ministry o f Science and Technology,Taiyuan University of Technology,Taiyuan030034,C hina)Abstract:The pyrolysis of Shengli lignite(5-8 mm)under CO:atmosphere was investigated at the temperature from400 to700 益in a fixed bed reactor,the effect of CO:on the distribution of gas,solid and liquid phase in the product was analyzed,and the influence mechanism on the char structure under CO:atmosphere was explored.The results indicate that the yields of tar and water from pyrolysis under CO:atmosphere are higher than that under N:atmosphere,with a decrease in char and gas yield.At400 益and500 益,the surface area and pore volume of the char prepared under CO:atmosphere are nearly the same as that under N:atmosphere,while at600 and700 益,the surface area and pore volume of the char prepared under CO:atmosphere are higher than that under N:atmosphere.It maybe attributes to that CO:can not only promote the release of volatile,but can also react with the active sites in the channels of char.The introduction of CO:into pyrolysis can increase the aromaticity of char due to the consumption of3-5 rings aromatic structures.The yields of H=and CH4obtained from pyrolysis under CO:atmosphere are lower than that obtained under N:atmosphere at600 and700 益,and the yield of CO is much higher because of the occurrence of the char-CO:reaction.Key words:lignite;pyrolysis;char property;CO:atmosphere随着中国优质煤炭资源的消耗,储量相对丰富 的低变质程度褐煤资源的合理利用已引起广泛关 注。

干燥褐煤的FTIR分析及热解实验研究

干燥褐煤的FTIR分析及热解实验研究

干燥褐煤的FTIR分析及热解实验研究李先春;王丽娜;韩艳娜;孟凡锐;余江龙【摘要】为比较空气和过热蒸汽干燥对褐煤化学结构和反应活性的影响,在流化床干燥器中对褐煤进行干燥,采用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)对原煤和干燥后样品的化学结构参数进行分析,并通过热重分析(TGA)实验对比了不同干燥方式褐煤的热解特征参数和动力学参数.结果表明:褐煤在空气和过热蒸汽干燥过程中,随着温度的升高会逐渐失去羧基和羰基含氧官能团,当温度高于135℃时,空气中干燥的褐煤发生表面氧化反应,而在蒸汽中干燥的褐煤,温度达到160℃仍没有发生氧化反应.干燥后的褐煤与原煤相比,活化能增加,反应活性降低.相同温度下,过热蒸汽干燥后褐煤的活性大于空气干燥后褐煤的活性.【期刊名称】《煤炭转化》【年(卷),期】2014(037)004【总页数】5页(P17-21)【关键词】干燥褐煤;FTIR分析;热解;动力学参数;反应活性【作者】李先春;王丽娜;韩艳娜;孟凡锐;余江龙【作者单位】辽宁科技大学材料与冶金工程学院,114051 辽宁鞍山;辽宁科技大学材料与冶金工程学院,114051 辽宁鞍山;辽宁科技大学化工学院,114051 辽宁鞍山;辽宁科技大学化工学院,114051 辽宁鞍山;辽宁科技大学化工学院,114051 辽宁鞍山【正文语种】中文【中图分类】TQ533.6;TQ028.60 引言褐煤含水量高,反应活性好,长期堆放极易自燃,不适合长途运输.为了提高褐煤利用过程的热效率和降低CO2排放,干燥过程将成为有效利用褐煤的一个重要环节.褐煤在干燥过程中,其物理和化学结构会发生变化,并对其热解、燃烧和气化过程产生重要的影响.文献[1]详细分析了印尼褐煤干燥提质处理后物理结构的变化,结果表明,印尼褐煤在干燥和高压成型过程中,发生了孔的收缩和崩塌,特别是微孔收缩程度要更大一些;经过提质处理后,褐煤的自燃着火倾向降低,热解和燃烧反应性降低.Ohki等[2]对高温热水干燥后印尼低阶煤的结构变化和燃烧特性进行了研究,结果表明,干燥后印尼褐煤的比表面积降低,羟基、甲基和羧基官能团减少,着火温度升高.Murray等[3]研究了褐煤在热水中进行干燥后含氧官能团的变化,实验结果表明,酚类官能团在150 ℃开始分解,在200 ℃时分解特别明显;醇类官能团在低于200 ℃时保持稳定,超过200 ℃时分解逐渐增大;羧酸和羰基官能团超过150 ℃开始分解;羧基官能团从20 ℃开始分解,当温度增加到200 ℃时分解量增加.傅立叶变换红外光谱(FTIR)是一种常用的测定褐煤结构特征的方法,可以有效地用于褐煤中含氧官能团的分析.[4-6]Tahmasebi et al[7]采用FTIR技术对维多利亚褐煤在蒸汽和热空气干燥后化学结构变化进行了研究,发现空气干燥褐煤温度低于130 ℃时,含氧官能团减少,温度高于170 ℃时,褐煤中的有机物质发生氧化反应,使含氧官能团增加;蒸汽干燥褐煤含氧官能团随着温度的升高而明显降低,芳香结构的减少可以忽略不计.利用热重分析技术可以通过测量煤粉热解过程中质量与温度的变化关系,而得到煤粉热解的特征温度和动力学参数.[8-9]反应动力学参数包括活化能、反应级数和指前因子,其中活化能是决定反应速率的主要参数.活化能代表反应物的分子由初始稳定状态变化为活化分子所吸收的能量,活化能的大小反应了煤热解的难易程度,与煤的热解温度是一致的.同时,活化能的大小也反映了煤的反应活性大小,活化能越大,煤的反应活性越差.本实验选取呼伦贝尔褐煤为研究对象,采用空气和过热蒸汽流化床进行干燥,对干燥后的褐煤样品进行FTIR分析,并对热解实验数据采用非等温热重分析法比较了两种不同方式干燥后褐煤的热解动力学参数和反应活性.1 实验部分1.1 实验样品选取呼伦贝尔褐煤为实验样品,原煤的工业分析和元素分析见表1.表1 原煤的工业分析和元素分析(%*)Table 1 Proximate and ultimate analysis of the raw coal samples(%*)MarProximate analysis(ad)MAVFCUltimate analysisCHONS32.114.8812.1233.9839.0252.804.3015.000.680.22* Mass fraction.1.2 实验设备和方法干燥褐煤样品由自制的流化床干燥实验装置制备,其具体结构和实验方法详见文献[10].干燥介质经管式电阻炉加热后进入流化床干燥器进行褐煤样品干燥.实验采用的干燥介质分别为空气和过热蒸汽,其中过热蒸汽由LDR 0.004-0.7型电热蒸汽发生器制备.实验样品的FTIR分析采用Thermo Scientific Nicolet iS5傅立叶变换红外光谱仪.取KBr载体与实验样品(质量比120∶1)混合均匀,装于FW-4A型粉末压片机中压片,再放入红外光谱仪中扫描分析.对得到的红外谱图4 000 cm-1~400 cm-1区域采用origin软件处理.为了进一步得到各基团吸收峰的位置及面积数据,采用origin软件对三个明显变化区域(3 500 cm-1~3 000 cm-1,3 000 cm-1~2 800 cm-1,1 775 cm-1~1 500 cm-1)进行分峰拟合处理.图1是原煤3 500 cm-1~3 000 cm-1区域的分峰拟合曲线.由图1可以看出,该区域有两个主要吸收带,其中3 338 cm-1附近是氢键结合水的吸收带,3 200 cm-1附近是酚基和羧酸结构中羟基的吸收带.图2是空气流化床(160 ℃)干燥褐煤1 775 cm-1~1 500 cm-1区域分峰拟合曲线.其中羧基吸收带为1 770 cm-1~1 650 cm-1,芳香碳吸收带为1 610 cm-1,羧酸和芳香环分支族吸收带为1 560 cm-1~1 490 cm-1.图1 原煤3 500 cm-1~3 000 cm-1的分峰拟合曲线Fig.1 Curve-filled FTIR spectra of 3 500 cm-1~3 000 cm-1 for raw coal热解实验采用美国PE公司Diamond TG/DTA6300型热重分析仪,样品质量约为20 mg,气体流量为100 mL/min,升温速率为10 ℃/min,坩埚材质为纯Al2O3,实验保护气为高纯N2.图2 空气干燥煤(160 ℃)1 775 cm-1~1 500 cm-1的分峰拟合曲线Fig.2 Curve-filled FTIR spectra of 1 775 cm-1~1 500 cm-1 for air dried coal at 160 ℃2 结果与讨论2.1 干燥褐煤的红外光谱分析2.1.1 空气流化床干燥图3是原煤(RC)与135 ℃和160 ℃空气流化床干燥褐煤(记为ADC135和ADC160)的傅立叶红外光谱.由图3可以看出,3 500 cm-1~3 000 cm-1波段(羟基吸收区)、3 000 cm-1~2 800 cm-1波段(脂肪基C—H吸收区)和1 775 cm-1~1 500 cm-1波段(羰基吸收区)发生了明显的变化.图4为样品在不同干燥温度下3 000 cm-1~2 800 cm-1波段的红外光谱.其中2 955 cm-1和2 922 cm-1附近分别为不对称(asym)的甲基(—CH3)和亚甲基分支(—CH2—),2 850 cm-1附近分别为对称(sym)的甲基(—CH3)和亚甲基分支(—CH2—),2 897 cm-1附近处为甲烷基分支(—CH—).由图4可以看出,随着干燥温度的升高,脂肪氢的含量降低.在煤的干燥过程中,芳香碳的含量保持稳定,因此含氧官能团与芳香碳的比值可以定量分析含氧官能团的变化.图3 原煤和空气干燥褐煤的红外光谱Fig.3 FTIR spectra of raw coal and air dried coal图4 原煤和空气干燥褐煤3 000 cm-1~2 800 cm-1区域的红外光谱Fig.4 FTIR spectra of 3 000 cm-1~2 800 cm-1 for raw coal and air dried coal表2是根据分峰拟合定义的结构参数.表3是原煤与不同干燥温度下褐煤样品分峰拟合后得到的吸收峰面积比,用以定量比较褐煤中含氧官能团的变化.其中Car/Hal为芳香碳与脂肪氢的比值,CO/Car为羰基与芳香碳的比值,COOH/Car 为羧基与芳香碳的比值.由表3可以看出,随着干燥温度的增加,脂肪氢的含量单调减少.当干燥温度达到135 ℃时,褐煤中的羰基和羧基官能团减少,而干燥温度升高到160 ℃时,以上两种官能团的含量显著增加.实验结果说明,呼伦贝尔褐煤在空气中干燥时,温度较低会失去羰基和羧基含氧官能团,温度较高则会发生氧化反应而导致羰基和羧基含氧官能团的增加.脂肪氢含量的单调减少说明褐煤在干燥过程中随着温度升高,会形成酚基和羧酸结构而以失去芳香氢结构为代价,褐煤的氧化主要发生在脂肪氢的侧链和桥键上.通过含氧官能团的变化可以得出:当呼伦贝尔褐煤在空气中干燥时,干燥温度应当控制在135 ℃以下以避免其氧化.表2 分峰拟合定义的结构参数Table 2 Defined structure parameters for curve-fitting analysisDefined parameterAdsorption zoneCar/Hal1 610 cm-1/2 965 cm-1~2 850 cm-1CO/Car1 750 cm-1~1 650 cm-1/1 610 cm-1COOH/Car1 705 cm-1/1 610 cm-1表3 原煤和空气干燥煤的分峰拟合结果Table 3 Parameters based on FTIR spectra for the raw and air dryingsamplesSampleCar/HalCO/CarCOOH/CarRC1.1930.7360.255ADC1352.0480 .4780.198ADC1602.2200.6190.2712.1.2 蒸汽流化床干燥图5是原煤(RC)与135 ℃和160 ℃蒸汽流化床干燥褐煤(记为SDC135和SDC160)的傅立叶红外光谱.与空气干燥相同,对3 500 cm-1~3 000 cm-1,3 000 cm-1~2 800 cm-1和1 775 cm-1~1 500 cm-1波段都进行了分析.图6是样品在不同干燥温度下3 000 cm-1~2 800 cm-1波段的红外光谱.由图6可以看出,随着干燥温度的升高,脂肪氢的含量单调减少.表4为原煤与不同蒸汽干燥温度下褐煤样品分峰拟合后得到的吸收峰面积比.由表4可以看出,Car/Hal的比值随干燥温度升高而增大,说明蒸汽干燥褐煤会破坏其弱脂肪族C—H结构,从而降低了褐煤的挥发分含量.在较高的干燥温度下蒸汽干燥样品的芳香度增加是以脂肪氢的分解为代价.COOH/Car和CO/Car的比值随干燥温度的升高而单调减小,说明褐煤在蒸汽干燥过程中,羧基和羰基含氧官能团会逐渐失去,而褐煤没有发生氧化反应.结果分析表明,呼伦贝尔褐煤在蒸汽中干燥时,干燥温度可以保持在160 ℃而不会发生氧化反应.图5 原煤和蒸汽干燥褐煤样品的红外光谱Fig.5 FTIR spectra of raw coal and steam dried coal图6 原煤和蒸汽干燥褐煤3 000 cm-1~2 800 cm-1区域的红外光谱Fig.6 FTIR spectra of 3 000 cm-1~2 800 cm-1 for raw coal and steam dried coal表4 原煤和蒸汽干燥煤的分峰拟合结果Table 4 Parameters based on FTIR spectra for the raw and steam dryingsamplesSampleCar/HalCO/CarCOOH/CarRC1.1930.7360.255SDC1351.3580. 6700.218SDC1601.9230.5020.1412.2 热解实验结果比较第20页图7为原煤(RC)、空气干燥褐煤(ADC160)和蒸汽干燥褐煤(SDC160)三种样品的热解特性曲线.由图7a可以看出,三种褐煤的热解过程大致分成三个阶段:从20 ℃至170 ℃为第一阶段,此阶段主要是干燥脱水,吸附气体的脱除和脱羧基反应阶段,失重量大约占总失重量的15%.由图7b可知,在100 ℃前出现一个峰,RC的失重峰要大于ADC160和SDC160的失重峰.主要因为RC的水分含量高于ADC160和SDC160的水分含量;第二阶段,170 ℃至600 ℃发生强烈的热解.这一阶段以解聚和分解反应为主,生成和排出大量气体和焦油.在430 ℃左右热解反应最剧烈,在DTG曲线上出现最大失重峰;第三阶段,600 ℃至1 050 ℃.在这一阶段,半焦变成焦炭,以缩聚反应为主,析出以甲烷和氢气为主的气体.由图7b还可以看出,在相同的温度条件下,RC的失重率要大于ADC160和SDC160的失重率,这说明了RC的热解反应活性大于ADC160和SDC160的热解反应活性.图7 不同褐煤样品的热解特性TG-DTG曲线Fig.7 TG-DTG pyrolysis curves of different lignite samplesa—TG;b—DTG□—RC;○—ADC160;△—SDC160 表5是三种褐煤的热解特性参数.其中Ti为挥发分初始析出温度,℃;(dm/dt)max为挥发分最大释放速度的峰值,mg/min;Tmax为(dm/dt)max对应的温度,℃;ΔT1/2为对应于(dm/dt)/(dm/dt)max=1/2时的温度区间,℃.显然,(dm/dt)max越大,挥发分释放得越强烈;Ti越小,挥发分越容易析出;Tmax越低,ΔT1/2越小,则挥发分的释放高峰出现得越早,越集中,对着火越有利,反之,越不利于着火.由表5可以看出,蒸汽干燥褐煤的挥发分比空气干燥褐煤和原煤的挥发分容易析出.蒸汽干燥褐煤的热解过程结束温度最低,空气干燥褐煤热解结束的温度最高.文献[11]将Tmax作为衡量褐煤热解反应活性的指标.由表5可以看出,三种褐煤样品反应活性的大小依次为RC>SDC160>ADC160.表5 三种褐煤样品的热解特征参数Table 5 Pyrolysis characteristic parameter of the three lignitesamplesSampleTi/℃(dm/dt)maxTmax/℃ΔT1/2/℃RC284.10.272434.7372.1SDC160285.30.322436.0370.8ADC160289.30.344439.6369.22.3 热解动力学分析由热重曲线(TG)得到的m-T(质量-温度)关系,应用下式求得热解转化率x:(1)式中:m0,m和mf分别为试样的原始质量、温度T时的质量和达到热解终点时的剩余质量.热解反应速度基本符合以下化学动力学方程:=A(1-x)nexp(-E/RT)(2)式中:t为时间,s;n为反应级数;A为频率因子,s-1;E为活化能,kJ/mol;T 为绝对温度,K;R为通用气体常数,8.314 J/(mol·K).实验在恒速升温条件下进行,当升温速率为k时,dT=kdt,故式(2)可写成:(3)对式(3)左右两边积分后取对数得:(4)式(4)即著名的Coats-Redefern积分式,Coats等认为,对大多数E值,在反应通常发生的温度范围内,表达式ln[(AR/kE)(1-2RT/E)] 通常为常数.因此,当n≠1时,ln[1-(1-x)1-n/(T2(1-n))]与1/T呈线性关系;当n=1时,ln[-ln(1-x)/T2]与1/T之间呈线性关系,由直线的斜率和截距可以确定反应的活化能和频率因子.对三种煤的动力学曲线运用origin软件,在不同反应级数下分段线性回归,当反应级数n=1时能得到很好的线性关系.对DTG曲线峰附近温度区间为410 ℃~450 ℃处按上述方式进行线性回归,得到三种煤活化能E和频率因子A的值,结果见第21页表6.由表6可以看出,三种褐煤的活化能大小依次是ADC160> SDC160>RC.原煤与干燥煤相比较,干燥煤的反应活性低于原煤的反应活性.不同干燥方式相比较,空气干燥活性低于蒸汽干燥活性.表6 三种煤样的热解动力学参数Table 6 Kinetic parameters of three lignite sampl es under pyrolysis conditionSampleActivation energy E/(kJ·mol-1)Frequency factor A/s-1Related coefficientR2RC12.270.230.9979SDC16023.000.930.999 8ADC16037.741.140.999 9这是因为干燥温度大于135 ℃时,空气干燥导致褐煤表面氧化,使其反应活性降低.由FTIR分析的结果可知,蒸汽干燥温度为160 ℃时,褐煤表面没有发生氧化,但其含氧官能团和脂肪氢发生分解,导致其活性降低.由于表面氧化使褐煤活性降低的程度更大一些,为了避免反应活性过度降低,对于空气干燥,要控制干燥温度低于135 ℃,并优先采用蒸汽干燥褐煤的工艺.3 结论呼伦贝尔褐煤热解反应的活化能为12.27 kJ/mol,褐煤经干燥处理后反应活性降低,其中空气干燥过的褐煤由于其表面官能团发生氧化反应而活性最差.在热空气中干燥褐煤,温度低于135 ℃时褐煤含氧官能团减少;而温度高于135 ℃时,褐煤被氧化致其有机结构发生变化.呼伦贝尔褐煤进行空气干燥提质的温度应低于135 ℃.在蒸汽流化床干燥中,呼伦贝尔褐煤经蒸汽干燥增加了其芳香性而其含氧官能团含量降低,可以采用更高的蒸汽温度干燥褐煤,且褐煤有机结构没有明显的变化.参考文献[1] 李先春,余江龙,Tahmasebi 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一种褐煤热解煤焦的CO2气化反应特性

一种褐煤热解煤焦的CO2气化反应特性

一种褐煤热解煤焦的CO2气化反应特性范冬梅;张海霞;朱治平;吕清刚【摘要】Based on the step utilization of brown coal pyrolysis, partial gasification, and residual carbon combustion, a brown coal from Shigouyi Coal Mine in Ningxia was chosen as research object to produce the rapid and slow coal chars at temperature of 700 ℃-950 ℃ in a hori- zontal tube furnace. The effect of pyrolysis conditions on carbon microcrystal structure and BET surface area of chars was investigated. The carbon dioxide gasification reactivity was analyzed by thermogravimetric-mass spectrometric technology, and different evolution indexes were used to characterize the reactivity of chars. It is found that the gasification rate of Shigouyi chars increases by more than 50% with the temperature increasing by 50 ℃. Wh en the pyrolysis temperature rises, the carbon microcrystal structure of coal chars becomes more orderly and the BET surface area decreases. However, the gasification reactivity is mainly controlled by gasification temperature. The gasification reactivity of rapid pyrolyzed coal char is better than that of slow pyrolyzed coal char, and the difference between them become greater as gasification temperature rises. Average specific reaction rates of both rapid and slow pyrolyzed chars have a linear relationship with reaction index.%针对褐煤的热解-部分气化-残炭燃烧梯级利用工艺,以宁夏石沟驿褐煤为原料,采用水平管式炉在700℃~950℃温度范围内分别制备快速和慢速热解煤焦,考察了煤焦微晶结构和比表面积随制焦条件的变化.利用热重-质谱联用技术研究煤焦CO2气化反应特性,并采用不同评价指标对煤焦气化活性进行了表征.结果表明:气化温度每升高50℃,煤焦CO2气化反应速率增加50%以上;热解温度升高,虽然煤焦微晶结构的有序化程度加深,比表面积减小,但煤焦CO2气化反应活性主要受气化温度影响;快速热解煤焦的CO2气化反应活性高于慢速热解煤焦,二者的差异随着气化温度升高而增大;表征煤焦CO2气化活性的平均比气化速率和反应性指数存在线性关系.【期刊名称】《煤炭转化》【年(卷),期】2012(035)004【总页数】6页(P20-25)【关键词】煤焦;气化活性;热重分析【作者】范冬梅;张海霞;朱治平;吕清刚【作者单位】中国科学院研究生院,100049北京;中国科学院工程热物理研究所,100190北京;中国科学院工程热物理研究所,100190北京;中国科学院工程热物理研究所,100190北京;中国科学院工程热物理研究所,100190北京【正文语种】中文【中图分类】TQ5460 引言煤气化技术是煤炭高效洁净利用的重要技术之一.目前较成熟的煤气化技术一般采用高温高压条件以获得较高的反应速率和碳转化率[1-3],但工艺复杂,投资大,对设备性能要求较高.若以煤的分级转化原理为基础,采用流化床热解气化工艺,将煤中高活性的挥发分和部分碳在较温和的温度下转化为煤气,低活性的残炭通过燃烧方式加以利用,可以简化工艺,降低投资和运行维护成本,大幅度减少污染物排放.[4]我国有丰富的褐煤资源,褐煤的挥发分含量高,在较低温度下加热即可获得高热值煤气,剩余煤焦的气化活性较高,适合采用流化床气化.[5]在褐煤热解-部分气化-残炭燃烧的分级转化利用过程中,热解煤焦的气化活性是关键步骤.因此,有必要在接近流化床工艺条件下,对褐煤煤焦的气化活性进行研究,为流化床褐煤分级转化工艺的设计提供基础数据.在煤气化反应中,煤焦与CO2的气化反应是评价煤种气化反应活性的重要指标之一.[6]热重分析仪是目前煤焦CO2气化反应动力学研究应用最为广泛的装置.[7-10]Matsui等[11]采用热重分析仪获得了煤焦气化反应动力学数据,结合修正的鼓泡床模型进行计算,实现了对流化床内气固转化结果的预测.Kojima等[12]采用流化床反应器测量煤焦CO2反应速率,并与热重分析仪测量的反应速率进行对比,发现在相同的加热速率下,煤焦在流化床和热重分析仪中的初始气化速率几乎相等.目前的研究大多针对高温气化而且样品粒径小于100目,而在接近流化床温度条件下对煤焦颗粒的气化特性研究较少.本研究以粒径0.5mm~1.0mm的宁夏石沟驿煤为原料,针对不同的流化床热解工艺,在水平管式炉中分别制备快速和慢速热解煤焦,利用X射线衍射和比表面测试技术研究热解条件对煤焦微晶结构和孔结构的影响,采用热重-质谱-差示扫描量热(TG-MS-DSC)联用技术研究煤焦CO2气化反应特性,考察气化温度、热解温度和热解速率对煤焦CO2气化反应特性的影响.1 实验部分1.1 实验原料石沟驿煤的工业分析和元素分析结果见表1.原煤经破碎、筛分、混合均匀后,得到粒径范围0.5mm~1.0mm的煤样,装入样品瓶密封保存.表1 石沟驿煤的工业分析和元素分析(%,ad)Table 1 Proximate analysis and ultimate analysis of Shigouyi coal(%,ad)Proximate analyUltimateanalysis C H O S N 4.7 25.49 27.16 42.65 53.14 3.26 10.67 2.02 0.72 sis MAV FC1.2 煤焦制备煤焦制备在图1所示的水平管式炉中进行.制焦实验系统由炉体、配气系统、进样系统、温控系统和冷却系统组成.炉体的炉膛中部约300mm长的管段为恒温加热区,控温热电偶测点位于样品正上方.进样操作由装载样品的推杆完成.距水平管进气端约250mm长的管段为样品冷却区.实验结束后,立即关闭管式炉电源,快速将样品推至冷却区,开启水泵降温,待样品冷却至室温后取出并保存.图1 制焦实验系统Fig.1 Schematic diagram of the pyrolysis system1——N2;2——Flowmeter;3——Water pump;4——Water tank;5——Reactor;6——Electric furnace;7——Temperature controller;8——Thermocouple;9——Crucible;10——Exhaust pipe;11——Push rod;12——Cooling zone;13——Heating zone快速热解煤焦(简称快焦)制备:在8.3L/min的N2气氛下,待炉膛温度稳定在设定的热解温度后,利用推杆将瓷舟迅速推至管式炉恒温区,停留5min后结束实验.将热解温度(TP)分别为700℃,800℃,900℃和950℃时制备的快焦分别标记为RP700,RP800,RP900和RP950.慢速热解煤焦(简称慢焦)制备:将平铺一层样品的瓷舟预置于炉膛恒温区,在8.3L/min的N2气氛下,以10℃/min的升温速率由室温升至900℃获得慢焦,标记为SP900.1.3 煤焦表征采用D/max 2500X射线衍射仪对煤焦的碳微晶结构进行分析.采用QUADRASORB SI—MP型全自动比表面和孔隙度分析仪对煤焦的孔结构进行分析.1.4 煤焦CO2气化反应及活性评价筛分0.5mm~0.8mm粒径范围的煤焦颗粒,在STA449F3型热重分析仪和QMS403CAeolos型四极质谱仪联用仪上进行煤焦CO2气化反应实验.实验时,将15mg左右样品平铺在Al2O3坩埚底部,抽真空操作后,向反应管内部通入130mL/min的Ar作吹扫气.待天平读数稳定后,以30℃/min的升温速率升温至设定的气化温度(Tg),待温度稳定后,将载气Ar切换为相同流量的CO2,恒温60min后结束实验.Tg分别设定为850℃,900℃,950℃,1 000℃和1 050℃.在一般流化床煤气化工艺中,850℃是最低工艺温度,1 050℃是最高工艺温度.所选实验条件已对样品质量、样品粒径和气体流量的影响进行了考察,消除了气体扩散的影响.本研究采用平均比气化速率[13]和反应性指数[14]衡量煤焦的气化反应活性.结合热重分析仪自动采集的数据,煤焦碳转化率、比气化速率及反应性指数的计算公式如下:将煤焦碳转化率对相应气化反应时间求一阶微分,可得气化反应速率.对碳转化率为20%~70%之间所对应的比气化速率求平均值得平均比气化速率r¯.[15]式中:x为碳转化率,%;ΔW 为煤焦参加气化反应失去的质量,mg;W0为煤焦起始质量,mg;Ad为煤焦中灰分含量,%;Vd为煤焦中挥发分含量,%;r为比气化速率,min-1;W为反应时间t时刻对应的煤焦质量,mg;R为反应性指数,min-1;τ0.5为碳转化率达到50%时所对应的时间,min.2 结果与讨论2.1 气化温度对煤焦CO2气化的影响气化温度分别为900℃,950℃,1 000℃和1 050℃时,快焦RP900的碳转化率、反应速率和比气化速率变化曲线见第22页图2.由图2a可知,随着气化反应的进行,碳转化率不断增加,直至达到恒定值.气化温度越高,碳转化率达到恒定值的时间越短.由图2b可知,随着气化反应时间延长,煤焦的气化反应速率迅速增大后减小,在气化反应进行2min时达到最大值.随着气化温度升高,反应速率曲线峰型变窄变高.气化温度每增加50℃,最大气化反应速率分别增加140.47%,78.82%和61.56%.由图2c可知,比气化速率随碳转化率变化曲线没有明显峰值,可能与煤焦中灰分作用有关.当碳转化率小于20%时,比气化速率随着碳转化率增加而增大.当碳转化率在20%~70%之间,比气化速率变化较小.当气化温度低于1 000℃时,比气化速率在该范围内近似保持恒定值.图2 气化温度对煤焦气化特性的影响Fig.2 Effect of gasification temperatureon coal char gasification reactivitya——Carbon conversation;b——Reaction rate;c——Specific reaction rate□——900℃;○——950℃;△——1 000℃;◇——1 050℃图3为质谱仪和差示扫描量热法所测得不同气化温度下快焦RP900的CO离子强度曲线和热流曲线.这两组曲线分别代表了CO生成速率和气化反应过程吸热量随反应时间的变化.由图3可知,随着气化反应时间延长,CO生成速率和吸热量都是先迅速增大后缓慢减小,在2min时达到最大值,与气化反应速率随时间的变化曲线趋势一致.2.2 热解温度对煤焦CO2气化的影响快焦RP700,RP800,RP900和RP950分别在850℃和1 000℃气化时,碳转化率随气化反应时间的变化曲线见图4.图3 气化温度对CO生成速率和热流量的影响Fig.3 Effect of gasification temperature on CO generation rate and heat flowa——CO generation rate;b——Heat flow□——900℃;○——950℃;△——1 000℃;◇——1 050℃图4 热解温度对煤焦碳转化率的影响Fig.4 Effect of pyrolysis temperature on carbon conversion□——700℃;○——800℃;△——900℃;◇——950℃图5 不同热解温度煤焦的XRD谱Fig.5 XRD patterns of chars at different heating temperatures由图4a可知,当气化温度为850℃时,热解温度高,则碳转化率低.但由于反应速率缓慢,反应60min后的碳转化率不超过50%.由煤焦的XRD谱(见图5)可知,随着热解温度升高,煤焦的002峰和100峰略微变得尖锐,即煤焦碳晶结构的规则化程度有所加深,化学稳定性增强,导致煤焦CO2气化活性降低.从煤焦BET比表面积测试结果(见第23页表2)可知,RP700的比表面积略高于RP900,平均孔径小于RP900,可能是由于高温条件下煤的塑性作用,导致部分孔隙被堵塞,使比表面积变小,气化活性降低.由图4b可知,当气化温度为1 000℃时,不同热解温度煤焦碳转化率曲线十分接近,表现出一致的规律.Miura等[16]认为,当热解温度低于气化温度时,煤焦在升温过程中热解程度加深,反应活性接近与气化温度相同温度下热解煤焦的反应活性.根据本研究结果可见,气化温度与热解温度的高低差距不同,导致气化温度对煤焦二次热解和气化活性的影响程度不同.当气化温度较低时,温度条件中以热解温度对煤焦气化活性的影响为主,热解温度较低的煤焦表现出更高的活性.当气化温度较高时,气化温度的影响起主要作用,使低温热解焦气化活性与高温热解焦趋于一致.因此,如果煤焦气化的工艺设计温度不高,则要考虑热解的工艺设计温度对煤焦气化反应活性的影响,反之,可以忽略热解工艺对气化工艺的影响.表2 煤焦孔结构参数Table 2 Pore structure parameters of coal charsSample Average pore diameter/nm BET surface area/(m2·g-1)Raw coal14.15 3.02 RP700 3.81 13.35 RP900 8.02 12.30 SP900 11.72 4.50 2.3 热解速率对煤焦CO2气化的影响图6为快焦RP900和慢焦SP900在不同气化温度下反应60min的碳转化率.当气化温度为900℃时,RP900和SP900的碳转化率分别为77.1%和62.5%,二者相差14.6%.随着气化温度的升高,碳转化率增加,但慢焦的增幅大于快焦.当气化温度升至1 000℃及以上,快焦和慢焦的碳转化率近似相等,此时气化温度的影响起主要作用.图6 煤焦碳转化率Fig.6 Carbon conversation of coal chars□——RP900;△——SP900由表2可知,快焦RP900的比表面积是慢焦SP900的2.5倍,其原因可能是焦油在慢速析出时容易造成孔隙堵塞,使煤焦比表面积减小,而快速热解过程以剧烈的脱挥发分为主,使煤焦孔隙结构更为发达,有利于气化反应的进行;此外,还可能是由于快速热解焦的碳微晶结构有较多晶格缺陷,使气化活性增加,而慢速热解过程增加了煤焦碳微晶结构的有序度,使气化活性降低.CO离子强度曲线经过归一化处理后[17],可积分得到气体相对产率.对热流曲线进行积分可得到气化过程吸热量.不同气化温度下快焦RP900和慢焦SP900的CO产率和吸热量见表3.由表3可知,随着气化温度升高,煤焦CO2气化的CO 产率和吸热量都在增加.在相同气化温度下,快焦RP900的CO产率和吸热量是慢焦SP900的1.0~1.4倍.气化温度越高,两种煤焦的CO产率和吸热量越接近相等. 表3 气化过程煤焦的CO产率和吸热量Table 3 CO yield and heat absorption of coal charsTg/℃ CO yield/(min·g-1)Heat absorption/(kJ·g-1)RP900 SP900RP900 SP900 900 78.90 64.94 10.51 8.69 950 113.51 79.85 13.99 10.10 1 000 131.52 122.81 13.98 12.86 1 050 137.79 137.32 15.07 14.53图7为快焦RP900和慢焦SP900的反应性指数R随气化温度的变化曲线.由图7可知,在相同气化温度下,快焦RP900的反应性指数R均高于慢焦SP900,即快焦的气化反应活性高于慢焦.随着气化温度升高,二者的反应性指数R的差异逐渐增大,表明气化温度对快焦的气化反应活性的影响大于慢焦.图7 煤焦反应性指数Fig.7 Reactivity index of coal chars□——RP900;△——SP900对快焦RP900和慢焦SP900在不同气化温度与CO2反应的平均比气化速率和反应性指数R进行曲线拟合得到第25页图8,结果表明二者具有良好的线性关系,线性关系方程为=-1.283 26+193.15R,相关系数为0.992.由此可知,利用反应性指数和平均比气化速率表征煤焦CO2气化反应活性具有等效性.3 结论图8 反应性指数与平均比气化速率的关系Fig.8 Relationship between reactivity index and average specific gasification rat e□——RP900;△——SP9001)随着气化温度升高,石沟驿煤热解煤焦的碳转化率增加,气化温度每增加50℃,气化反应速率增大50%以上;煤焦的气化反应速率、CO生成速率和热流量随气化反应时间变化趋势一致.2)当气化温度较低时,低温热解煤焦表现出更高的气化反应活性;当气化温度较高时,不同热解温度制备煤焦CO2气化反应活性趋于一致.3)快焦CO2气化反应活性高于慢焦,但碳转化率主要受气化温度影响.气化温度越高,二者的CO产率和反应吸热量越接近相等.4)表征煤焦CO2气化反应活性的平均比气化速率和反应性指数之间有良好的线性关系,表明二者用于评价石沟驿煤焦气化活性具有等效性.参考文献[1]康守国,李金来,郑岩等.加压下煤焦与水蒸气的催化气化动力学研究[J].煤炭转化,2011,34(3):31-35.[2] Harris D J,Roberts D G,Henderson D G.Gasification Behaviour ofAustralian Coals at High Temperature and 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煤化工工艺中二氧化碳排放与减排分析-化工论文-化学论文

煤化工工艺中二氧化碳排放与减排分析-化工论文-化学论文

煤化工工艺中二氧化碳排放与减排分析-化工论文-化学论文——文章均为WORD文档,下载后可直接编辑使用亦可打印——煤化工论文第六篇:煤化工工艺中二氧化碳排放与减排分析摘要:在煤化工生产作业中,煤炭是其主要原料,因此在燃烧过程中势必会产生碳硫污染物,其中又以CO2气体为主。

众所周知,CO2是导致大气污染和温室效应形成的元凶之一,在低碳、生态、环保等发展理念下,煤化工行业必须要加大对碳排放的监管,积极探索有效的减排技术,严格遵循煤化工工艺流程,从而实现节能减排的目的。

基于此,立足煤化工行业,首先分析了煤化工工艺过程中CO2排放情况,并对其减排技术进行详细探讨,以供行业参考。

关键词:煤化工工艺; 减排技术; CO2排放;Analysis of CO2 emission in coal chemical process and key points of emission reduction technologyMei ShuxiongYunnan Taian Engineering Technology Consulting Co.,Ltd.Abstract:In coal chemical production operations, coal is its main raw material, so carbon and sulfur pollutants are bound to occur in the combustion process, of which CO2 gas is the main. As we all know,CO2 is one of the culprit leading to the formation of air pollution and greenhouse effect. Under the development concept of low carbon, ecology and environmental protection, the coal chemical industry mustincrease the supervision of carbon emissions and actively explore effective emission reduction technologies.Follow the coal chemical process to achieve energy saving and emission reduction. Based on this, this paper is based on the coal chemical industry, first analyzes the CO2 emissions in the coal chemical process, and discusses its emission reduction technology in detail for industry reference.作为世界第二大经济体,随着我国市场建设持续深入推进,对煤炭能源的需求不断提高。

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文章编号:0253⁃2409(2013)03⁃0257⁃08 收稿日期:2012⁃10⁃15;修回日期:2012⁃12⁃26㊂ 基金项目:国家自然科学基金(21106173);中国科学院战略性先导科技专项(XDA 0705100);中国科学院山西煤炭化学研究所青年人才基金(2011SQNRC 01)㊂ 联系作者:房倚天,研究员,Tel /Fax :0351⁃2021137,E⁃mail :fyt @ ㊂ 本文的英文电子版由Elsevier 出版社在ScienceDirect 上出版(http :// /science /journal /18725813)㊂CO 2对褐煤热解行为的影响高松平1,2,3,赵建涛1,王志青1,王建飞1,2,房倚天1,黄戒介1(1.中国科学院山西煤炭化学研究所,山西太原 030001;2.中国科学院大学,北京 100049;3.太原工业学院,山西太原 030008)摘 要:利用热天平和快速升温固定床进行了CO 2气氛下褐煤热解特性的研究,考察了CO 2对半焦的产率和气体产物分布的影响㊂通过对半焦的比表面积㊁孔结构㊁官能团和元素含量的分析,确定了CO 2对煤热解过程的影响机制㊂CO 2对新生半焦的气化反应破坏了含氢的半焦结构,一方面,促进了羟基㊁甲基㊁亚甲基等基团的断裂和苯环的开裂;另一方面,减弱H 与其依附本体的结合,增加了氢的流动性,引发了更多的氢自由基生成㊂这些氢自由基与煤大分子断裂生成的碎片自由基结合生成更多的挥发分,使半焦有较大的比表面积㊁孔容和开孔率㊂CO 2的引入促进了煤的热解和挥发分的生成,增大了H 2㊁CO ㊁CH 4和C 2H 6等小分子烃类物质逸出,降低了半焦的产率㊂关键词:CO 2气氛;热解行为;半焦性质中图分类号:TQ 530.2 文献标识码:AEffect of CO 2on pyrolysis behaviors of ligniteGAO Song⁃ping 1,2,3,ZHAO Jian⁃tao 1,WANG Zhi⁃qing 1,WANG Jian⁃fei 1,2,FANG Yi⁃tian 1,HUANG Jie⁃jie 1(1.Institute of Coal Chemistry ,Chinese Academy of Sciences ,Taiyuan 030001,China ;2.University of Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100049,China ;3.Taiyuan Institute of Technology ,Taiyuan 030008,China )Abstract :The pyrolysis of Huolinhe lignite under CO 2atmosphere was carried out in a thermobalance and a fast heating⁃up fixed bed reactor.The distribution of gases ,char yield and its property such as element ,surface structure ,FT⁃IR spectra were analyzed.By this ,the effect of CO 2on the pyrolysis behaviors was studied.The results show that CO 2gasification of the nascent char ,which destroys the hydrogen⁃containing char structure ,not only promotes cracking of benzene ring and fracture of hydroxyl ,methyl and methylene groups etc.,but also weakens the interaction between H and char matrix and increases the H fluidity ,leading to the increase in the generation of H radicals.These H radicals can combine with other free radical fragments generated from fracture of the coal macromolecules to produce more volatiles.This will produce the char with a high specific surface and high pore volume and porosity.The introduction of CO 2promotes the coal pyrolysis and generation of volatile ,resulting in decrease in char yield and increase in the evolution amount of H 2,CO ,CH 4and other small molecules hydrocarbons.Key words :CO 2atmosphere ;pyrolysis behaviors ;char property 煤气化技术是煤炭洁净利用和高效转化的重要途径之一,由热解和气化两步构成㊂作为煤气化过程的第一步,煤的热解过程对煤的气化过程会产生重要的影响,例如热解制得的半焦活性影响煤气化的反应性,热解产品气影响煤气总量㊁煤气组成和煤气的热值等㊂因此,研究煤的热解过程,特别是研究在煤气气氛下煤的热解机理对提高煤炭洁净利用和高效转化有重要的意义㊂在高温热解条件下,反应气氛不仅可以与热解得到的新生半焦㊁挥发分发生作用,而且反应气氛间也可能相互作用,这些都导致煤的热解过程变得复杂,进而影响到热解产物的分布以及半焦的性质㊂因此,反应气氛能显著地影响煤的热解过程㊂关于CO 2气氛下煤的热解,前人已经作了一定研究㊂与惰性气氛相比,CO 2气氛下,半焦产率下降㊁气体产率增加,干馏气中H 2和CH 4的体积分数降低,CO 含量明显增加[1]㊂Duan 等[2]研究了烟煤在CO 2气氛下热解,得出热解温度700~1000℃,CO 2气氛下挥发分产率比N 2气氛下的高,煤热解和CO 2气化反应同时反生㊂Messenböck 等[3]研究第41卷第3期2013年3月燃 料 化 学 学 报Journal of Fuel Chemistry and Technology Vol.41No.3Mar.2013了褐煤分别在He㊁水蒸气和CO2气氛下快速热解,得出热解温度为1000℃,煤热解和CO2的气化反应同时进行㊂Jamil等[4]研究了维多利亚褐煤分别在He和CO2气氛下快速和慢速热解,得出在快速热解下,气氛改变没有影响焦油产率和组成,高于600℃下CO2对新生半焦的气化反应和煤热解同时进行,气化反应速率强烈依赖于煤热解速率㊂与惰性气氛相比,CO2气氛下半焦额外的失重是由于CO2对半焦的气化反应(CO2+C→2CO)引起[4~6]㊂而有关反应气氛CO2对煤热解过程的作用机理的报道很少㊂因此,本实验利用热天平和快速升温固定床进行了CO2气氛下煤的热解研究,考察了CO2对半焦的产率和气体产物分布的影响,通过对半焦的表面性质㊁孔结构㊁官能团和元素含量的分析,确定了CO2对煤热解过程的影响机制㊂1 实验部分1.1 煤样的制备原料煤选用霍林河(HLH)褐煤㊂首先将原料煤破碎㊁筛分,得到粒径分布为80~100目(154~ 180μm)的煤样;然后,在383K真空干燥4h以除去水分,密封保存待用㊂煤样的工业分析和元素分析见表1,灰分中的化学组成见表2㊂表1 霍林河褐煤的工业分析和元素分析Table1 Proximate and ultimate analyses of HLH lignite sampleProximate analysis w ad/% M A V FCUltimate analysis w ad/%C H O*St N2.4220.1430.2147.2363.473.727.971.330.95 *by difference表2 霍林河煤灰分的化学组成Table2 Chemical composition of HLH lignite ashContent w/%SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO SO3K2O Na2O TiO2P2O549.1921.8511.738.041.792.201.231.041.430.281.2 热重实验利用Setaram Setsys热重仪进行了霍林河褐煤热重研究㊂热解条件如下,煤样12mg㊁气氛N2/CO2㊁常压㊁升温速率10℃/min㊁载气流量100mL/min㊁终温1000℃㊂1.3 实验装置热解实验在快速加热固定床反应器上进行,实验装置示意图见图1㊂该反应器由渍24×3mm不锈钢管㊁加热控制系统㊁气体流量控制系统和产物收集系统组成㊂实验时,先关闭球型阀9,将盛有1g煤样的石英篮子预先置于球型阀上部,然后打开截止阀10㊁11和12,通入N2惰性载气30min,排除反应装置内空气,之后开始升温㊂当温度升到设定温度时,以150mL/min流量通入反应气30min,关闭截止阀10和12,打开球型阀9,迅速将石英篮放入反应管恒温区㊂不冷凝气体通过放入冰水浴中的气袋收集㊂反应持续8min后立即将盛有半焦的石英篮子从反应管中提出并于N2气氛下冷却至室温,称量保存进行分析㊂实验温度为550~1000℃,反应气氛为N2和CO2与N2的混合气,其中,N2作为混合气中的平衡气㊂图1 实验装置示意图Figure1 Schematic diagram of the pyrolysis apparatus1:temperature controller;2:furnace;3:reactor; 4:thermocouples;5:quartz hanging basket;6:quartz tube;7:air bag;8:heater band;9:spherical valve;10,11,12,16:valve;13:mass flow controller;14,15:sample transporter1.4 半焦的物理化学分析利用Micromeritics AutoPore IV9500Series仪进852 燃 料 化 学 学 报第41卷行了压汞实验,确定孔隙率㊁孔面积和孔体积分布;在Micromeritics Tristar3000型全自动物理化学吸附分析仪上测得半焦的孔隙结构,得到温度77.7K 下N2吸附等温线,并根据BET方程计算出半焦颗粒的比表面积㊂利用Vario⁃ELCUBE元素分析仪进行了半焦中C㊁H和O元素的含量测试㊂1.5 半焦红外分析测试利用Bruker⁃Tensor27红外光谱仪进行了半焦的红外测试㊂用KBr压片法:取半焦1.5mg㊁KBr 150mg在玛瑙研钵中充分混合并研磨,平均颗粒粒径为2μm左右㊂将研磨好的混合物均匀放入模具之后,把模具放入压力机中,在104kg/cm2的压力下压5min制得均匀半透明KBr压片㊂1.6 气体组成的分析与计算两台日本岛津GC⁃14C型气相色谱仪用于对气体组分的分析㊂一台为不锈钢填充柱,填料为TDX⁃01炭分子筛,采用TCD检测器,分离检测气相产物中N2㊁H2㊁CO和CH4㊂其操作条件为,柱温70℃㊁气化室温度110℃㊁检测器温度120℃;另外配有一台一根长30m㊁内径0.32mm的Rt⁃QPOT 毛细管柱和FID检测器,用于分离检测气相产物中的C1~3等轻质烃类㊂操作条件为,柱温50℃㊁气化室温度150℃㊁检测器温度200℃㊂两台色谱的检测结果用甲烷关联㊁计算出气袋中各气体组分的体积分数㊂用N2平衡计算热解气中各组分的体积分数㊂2 结果与讨论2.1 CO2气氛下煤的热解失重行为图2为霍林河煤在N2和CO2气氛下的热失重曲线(TG)和失重速率曲线(DTG)㊂热解温度低于700℃时,CO2气氛和N2气氛下失重行为基本一致㊂高于700℃,失重行为开始有差异,随热解温度的升高,CO2气氛下煤的失重越来越大,而N2气氛下煤的失重逐渐趋于平稳㊂在CO2气氛下,在700~1000℃,明显有个最大失重速率峰,失重速率峰温在912℃附近,而在N2气氛下没有此峰㊂与N2气氛相比,在这个温度区间, CO2气氛下半焦额外的失重是由于CO2对新生半焦的气化反应(CO2+C→2CO)引起的[4~6]㊂Jamil 等[4]认为,在700~900℃,新生半焦的CO2气化反应和煤热解同时进行,促进半焦失重增大㊂CO2攻击热解产生的活性位发生气化反应,气化反应速率依赖于热解产生的活性位速率㊂图2 N2和CO2气氛下煤样的TG/DTG曲线Figure2 TG and DTG curves of coal under N2atmosphere and CO2atmosphere2.2 CO2对煤热解过程的影响机制2.2.1 半焦产率图3为50%CO2和50%N2的混合气氛和N2气氛下半焦的产率㊂由图3可知,两种气氛下的半焦产率随着热解温度的升高而下降,这是由于CO2气化反应为吸热反应,温度越高反应性越强,导致热解过程半焦失重越来越大,而且半焦产率的差值在增大,说明CO2对热解过程产生了影响,这种变化趋势与上述的CO2气氛下煤的热重行为基本一致㊂图3 50%CO2和50%N2的混合气氛和N2气氛下半焦的产率Figure3 Yield of the char under the mixture atmosphere 50%CO2and50%N2atmosphere and pure N2atmosphere■:mixture atmosphere50%CO2and50%N2;●:N2atmosphere2.2.2 CO2对半焦性质的影响2.2.2.1 半焦结构中官能团的分析800℃时,N2气氛和50%CO2气氛下半焦红外光谱图见图4㊂由图4可知,与N2气氛相比,50% CO2气氛下,3446cm-1是以缔合结构形式存在的羟基O⁃H伸缩振动峰,其吸收强度减小,这说明半焦952第3期高松平等:CO2对褐煤热解行为的影响 中羟基数量减少㊂2924和2855cm -1分别为不对称和对称的⁃CH 2⁃的C⁃H 伸缩振动吸收峰[7~9],2956cm -1是不对称的R⁃CH 3的C⁃H 吸收峰[8,9],吸收强度都在减小,说明热解中⁃CH 3和⁃CH 2⁃处键断裂多㊂这表明,CO 2与半焦的气化作用促进了脂肪类结构和芳香甲基侧链的断裂㊂798和779cm -1处峰吸收强度大,说明相比N 2气氛,50%CO 2气氛下半焦中邻位二取代和三取代芳烃较多㊂综上所述,CO 2对半焦气化的同时,促进了煤热解过程中羟基㊁甲基和亚甲基等基团的断裂,促进了煤热解改变了煤的热解行为㊂图4 50%CO 2和50%N 2的混合气氛和N 2气氛下800℃时半焦的红外光谱图Figure 4 FT⁃IR of the char under the mixture atmosphere of 50%CO 2and 50%N 2and pure N 2atmosphere at 800℃ 图5为不同热解温度下50%CO 2和50%N 2混合气氛下半焦的红外光谱图㊂图5 50%CO 2和50%N 2的混合气氛下不同热解温度下半焦的红外光谱图Figure 5 FT⁃IR of the char under the mixture atmosphere of 50%CO 2and 50%N 2at the different pyrolytic temperature 由图5可知,3428cm -1处的O⁃H 伸缩振动峰,1589cm -1处的芳香族中芳核的⁃C =C⁃伸缩振动峰,2923和2852cm -1的⁃CH 2⁃伸缩振动吸收峰,2958和1424cm -1的R⁃CH 3振动吸收峰,其吸收强度均随62 燃 料 化 学 学 报第41卷温度的升高而减弱㊂这说明随着温度的升高,半焦中以羟基㊁甲基㊁亚甲基等形式存在的基团和芳环结构在减少㊂ 1100cm -1附近处是灰分中Si⁃O 及脂肪族和环醚的C⁃O 振动吸收峰[8],1046cm -1是Ar⁃O⁃C 和Ar⁃O⁃Ar 中C⁃O⁃C 振动吸收峰[9]㊂由图5还可知,50%CO 2气氛下,800℃时1046cm -1附近吸收峰明显减弱,说明随着温度升高,Ar⁃O⁃C 和Ar⁃O⁃Ar 醚键的断裂程度大;而脂肪醚和脂肪环醚的醚键比芳香醚的醚键更容易断裂,说明800℃时半焦中醚键数量在减少,1100cm -1处由C⁃O 振动吸收引起的峰应该较弱㊂而图4和图5却显示出较强的吸收,这主要是由灰分中Si⁃O 的振动引起的㊂霍林河煤灰分中SiO 2含量较高(见表2),800℃下CO 2对半焦的气化反应增强,造成灰分在残余焦表面富集,50%CO 2气氛下半焦中Si 含量比N 2气氛下的明显偏高,50%CO 2气氛下800℃时半焦中Si 含量比700℃时的明显偏高,具体见图6~图8,而在灰中Si 以Si⁃O 形式存在㊂这是造成50%CO 2气氛下800℃时所得半焦1100cm -1附近的吸收峰较强的主要原因㊂图6 N 2气氛下800℃时半焦的EDX 谱图Figure 6 EDX of the char under N 2atmosphere at 800℃ 褐煤结构中活性或不稳定的部位主要是脂肪侧链和反应性杂原子如O 等,其作为活性中心[10],使得半焦中含O 官能团和脂肪H 比芳香H 更容易脱除[11]㊂在热解中含O 官能团分解脱落,产生了活性位,CO 2化学吸附在新生半焦活性位上与含氢新生半焦的反应,可以破坏含氢的半焦结构,一方面,促进了羟基㊁甲基㊁亚甲基等基团的脱落和芳环结构的开裂;另一方面,可以减弱H 与其依附本体的结合,增加了氢的流动性,从而生成较多的氢自由基[12]㊂热解过程中,这些氢自由基会与煤大分子断裂生成的大量自由基碎片(包括甲基自由基)结合,生成焦油㊁甲烷及其他小分子烃类㊂而在氢自由基缺失的情况下,自由基碎片之间会结合㊁发生交联反应生成大分子半焦㊂因此,煤热解过程CO 2的引入促进了挥发分的生成,CO 2气化反应促进了煤热解的进行㊂图7 50%CO 2和50%N 2的混合气氛下800℃时半焦的EDX 谱图Figure 7 EDX of the char under the mixture atmosphereof 50%CO 2and 50%N 2at 800℃图8 50%CO 2和50%N 2的混合气氛下700℃时半焦的EDX 谱图Figure 8 EDX of the char under the mixture atmosphereof 50%CO 2and 50%N 2at 700℃2.2.2.2 半焦的元素组成比较50%CO 2与50%N 2的混合气氛和纯N 2气氛下,半焦中元素H 和C 的含量也可以发现,50%CO 2气氛下半焦中的H 和C 含量均小于N 2气氛下,具体见表3㊂这说明50%CO 2气氛下半焦中更多H 被转移到挥发分中,进一步说明了CO 2对氢自由基生成及对整个热解过程具有一定的促进作用㊂162第3期高松平等:CO 2对褐煤热解行为的影响表3 50%CO2气氛和纯N2气氛下1g煤热解制得半焦中C和H的质量分数Table3 Content of C and H of char obtained from1g coal pyrolysis under50%CO2atmosphere and pure N2atmospheret/℃N2atmosphere 55070080050%CO2*atmosphere550700800C w/%62.4766.1763.4361.2862.7762.12 H w/%2.642.051.512.521.791.37 *:mixture atmosphere of50%CO2and50%N22.2.2.3 半焦的表面结构性质参数热解过程挥发分的释放会造成半焦内部孔隙的发展[13],如可以打开封闭的孔㊁创造新孔㊁扩大现有的孔,从而引起比表面积㊁孔径分布等孔结构参数的变化㊂为了考察CO2对孔结构参数的影响,对比分析热解终温为700和800℃时两种气氛下所得半焦的孔隙结构参数变化,结果见表4和表5㊂表4 700℃时50%CO2气氛和纯N2气氛下煤热解半焦的孔结构Table4 Pore structure parameters of the pyrolysis char under50%CO2atmosphere and pure N2atmosphere at700℃Atmosphere Total intrusion volumev/(mL㊃g-1)Total pore areaA/(m2㊃g-1)Porosity/%Average pore diameter(4V/A)/μmMedian pore diameter(volume)d/μmN20.566.1545.110.366.58 50%CO20.769.2853.970.335.31表5 800℃时50%CO2气氛和纯N2气氛下煤热解半焦的孔结构Table5 Pore structure parameters of the pyrolysis char under50%CO2atmosphere and pure N2atmosphere at800℃Atmosphere Temperature t/℃N270080050%CO2700800BET surface area A/(m2㊃g-1)106.56142.10160.32228.42 Average pore diameter d/nm2.812.362.752.37 Micropore volume v/(cm3㊃g-1)0.0650.0840.0850.135 由表4和表5可知,热解温度700℃时,50% CO2气氛下半焦孔容㊁孔面积和孔隙率都比纯N2气氛下的高;800℃时50%CO2气氛下所得半焦比表面积明显大于纯N2气氛下的㊂这是由于CO2气氛下半焦产率减少,挥发分产率增大㊂更多挥发分逸出促使半焦具有较大的比表面积㊁高孔隙率和高孔容,同时,发达的孔隙结构,也有利于气化产物及时逸出和气化剂CO2进入到孔道与活性位的充分接触㊁反应,从而促进气化反应进行㊂另外,随着热解温度升高,两种气氛下半焦的比表面积都在增大,且50%CO2气氛下半焦的比表面积增大的程度要大,这是因为随温度升高,50%CO2气氛下煤热解和气化程度都在增大㊂因此,煤在CO2气氛下热解,一方面,CO2对新生半焦的气化反应促进了羟基㊁甲基㊁亚甲基等基团键的断裂和H自由基生成,促进了煤热解的发生,降低了半焦产率,导致更多挥发分的生成逸出,使半焦具有较大的比表面积㊁高孔隙率和高孔容;另一方面,CO2气化速率强烈依赖于引发活性位(即活性自由基)的煤热解速率[4]㊂2.3 CO2气氛对气体组分的影响2.3.1 CO2气氛对H2、CH4等小分子产率的影响图9~图11为CO2气氛和N2气氛下热解气体组分的分布特点㊂图9 N2气氛和CO2气氛下热解温度对H2产率的影响Figure9 Effects of pyrolytic temperature on H2yield under CO2atmosphere and N2atmosphere■:mixture atmosphere of50%CO2and50%N2;●:mixture atmosphere of20%CO2and80%N2;▲:N2atmosphere 由图9可知,在两种气氛下,H2逸出量均随温度的升高而增大,这与崔丽杰等[14]的研究结果一致㊂H2的释放主要来自煤分子结构的缩聚反应和烃类的环化㊁芳构化及裂解反应,其产率随热解温度的升高不断增大㊂CO对新生半焦的气化反应破坏262 燃 料 化 学 学 报第41卷含H 的半焦结构而引发更多H 自由基生成,同时,CO 2气氛下半焦具有高的比表面积和开孔率,促使H 2逸出量较N 2气氛下大㊂图10 N 2气氛和CO 2气氛下热解温度对CH 4产率的影响Figure 10 Effects of pyrolytic temperature on CH 4yieldunder CO 2atmosphere and N 2atmosphere ■:mixture atmosphere of 50%CO 2and 50%N 2;●:mixture atmosphere of 20%CO 2and 80%N 2;▲:N 2atmosphere图11 N 2气氛和50%CO 2气氛下热解温度对C 2H 6和C 2H 4产率的影响Figure 11 Effects of pyrolytic temperature on the yield of C 2H 6and C 2H 4under CO 2atmosphere and N 2atmosphere■:mixture atmosphere of 50%CO 2and 50%N 2;▲:N 2atmosphere ;:C 2H 6; :C 2H 4 由图10可知,CO 2气氛下,CH 4逸出量在550~900℃高于纯N 2气氛下的,并随着热解温度的升高CH 4逸出量增大,而在接近1000℃时,其逸出量低于N 2气氛下的㊂Peter 等[15]的研究表明,甲烷主要是由煤大分子结构的降解㊁烷基基团的分解㊁半焦的缩聚㊁焦油的二次反应以及生成的自由基和挥发分的加氢反应生成,随热解温度的提高,CH 4的产率增大㊂结合半焦的红外光谱图可以看出,与N 2气氛相比,CO 2促进了甲基和亚甲基键的断裂(见图4),并随着热解温度的升高,半焦中甲基和亚甲基键断裂程度增大(见图5),而CO 2的气化反应促进脂肪结构断裂同时也促使更多H 自由基生成㊂因此,CO 2有利于CH 4㊁C 2H 6等小分子烃类物质的生成,具体见图10和图11㊂热解温度为1000℃时,甲烷逸出量较氮气气氛下的低㊂这主要是由于甲烷裂解是吸热反应,CO 2气氛下热解㊁气化的同时进行,使半焦比N 2气氛下的有较大的孔容㊁孔面积㊁孔隙率和比表面积,促使CH 4与新生活性半焦更容易充分接触,新生活性半焦催化CH 4裂解[16],导致CH 4逸出量低于N 2气氛下的㊂2.3.2 CO 2气氛对CO 产率的影响图12为N 2气氛和CO 2气氛下热解温度对CO产率的影响㊂由图12可知,在N 2气氛下,CO 逸出量随热解温度的升高而增大㊂CO 主要由羰基和醚键的断裂分解生成,羰基在400℃时开始分解,醚键的脱除一般在700℃以上[17]㊂因此,随热解温度的升高,CO 逸出量增大,这与图5描述的随着热解温度升高,半焦中醚键的断裂程度增大相一致㊂在CO 2气氛中,随着热解温度升高CO 逸出量明显大于N 2气氛下的,这是由于CO 2对新生半焦的气化(C +CO 2→2CO )是吸热反应,随着热解温度升高,气化反应性增强造成的㊂图12 N 2气氛和CO 2气氛下热解温度对CO 产率的影响Figure 12 Effects of pyrolytic temperature on CO yieldunder CO 2atmosphere and N 2atmosphere ■:mixture atmosphere of 50%CO 2and 50%N 2;●:mixture atmosphere of 20%CO 2and 80%N 2;▲:N 2atmosphere3 结 论CO 2的引入促进羟基㊁甲基㊁亚甲基等脱落和芳环结构的开裂,促进了煤热解过程的发生㊂CO 2对半焦的气化反应,导致半焦有较大的比表面积㊁开孔率和孔容,促进了挥发分逸出,增大了H 2㊁CH 4㊁CO362第3期高松平等:CO 2对褐煤热解行为的影响462 燃 料 化 学 学 报第41卷的逸出量,降低了半焦产率㊂参考文献[1] 王鹏,文芳,步学朋,刘玉华,边文,邓一英.煤热解特性研究[J].煤炭转化,2005,28(1):8⁃13.(WANG Peng,WEN Fang,BU Xue⁃peng,LIU Yu⁃hua,BIAN Wen,DENG Yi⁃ying.Study on the pyrolysis characteristics of coal[J].Coal Conversion,2005,28(1):8⁃13.)[2] DUAN L,ZHAO C,ZHOU W,QU C,CHEN X.Investigation on coal pyrolysis in CO2atmosphere[J].Energy Fuels,2009,23(7):3826⁃3830.[3] MESSENBÖCK R C,DUGWELL D R,KANDIYOTI R.Coal gasification in CO2and steam:Development of a steam injection facility forhigh⁃pressure wire⁃mesh reactors[J].Energy Fuels,1999,13(1):122⁃129.[4] JAMIL K,HAYASHI J I,LI C Z.Pyrolysis of a Victorian brown coal and gasification of nascent char in CO2atmosphere in a wire⁃meshreactor[J].Fuel,2004,83(7/8):833⁃843.[5] NAREDI P,PISUPATI S.Effect of CO2during coal pyrolysis and char burnout in oxy⁃coal combustion[J].Energy Fuels,2011,25(6):2454⁃2459.[6] MESSENBÖCK R,DUGWELL D R,KANDIYOTI R.CO2and steam gasification in a high⁃pressure wire⁃mesh reactor:The 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