神木煤显微组分热解特性研究
神府煤加压热解特性及热解动力学分析_王贤华
第31卷第11期中国电机工程学报V ol.31 No.11 Apr.15, 2011 40 2011年4月15日Proceedings of the CSEE ©2011 Chin.Soc.for Elec.Eng. 文章编号：0258-8013 (2011) 11-0040-05 中图分类号：TK 224 文献标志码：A 学科分类号：470⋅20神府煤加压热解特性及热解动力学分析王贤华，鞠付栋，杨海平，徐健，张世红，陈汉平(煤燃烧国家重点实验室(华中科技大学)，湖北省武汉市430074)Kinetics and Properties Analysis of Shenfu Coal Pressurized Pyrolysis WANG Xianhua, JU Fudong, YANG Haiping, XU Jian, ZHANG Shihong, CHEN Hanping (State Key Laboratory of Coal Combustion, Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430074, Hubei Province,China)ABSTRACT: Pressurized gasification is critical to the clean utilization of coal. As the initial step, pyrolysis is significant for the process of coal gasification. To catch the mechanism coal pressurized pyrolysis in depth, the pyrolysis of ShenFu coal was investigated using pressurized thermogravimetric analyzer under different pressures (0.1, 0.8, 1.5, 3 and 5MPa). The kinetics propery was analyzed by overall index of volatile evolving (D) based on pyrolysis characteristics and non-isothermal method coupled with variant diffusing mechanism functions. The result indicates that the pressurized pyrolysis of ShenFu coal is mainly consisted of moisture removing, volatile releasing and secondary cracking of macromolecular tar. Pressure has great influence on the behavior of ShenFu coal pyrolysis. The enhance of pressure (<0.8MPa) is beneficial for volatile releasing, however, after that, it suppresses volatile releasing. The overall index of volatile evolving (D) shows consistent result with volatile releasing behavior with pyrolysis pressure increasing. Three-dimension spherical diffusing mode is fit for the mechanism of ShenFu coal pressurized pyrolysis. The activation energy (E) of low temperature range is enlarged with pressure increasing and achieves the maximum value at 1.5MPa, after that it diminishes with pressure increasing further. E of lower temperature range is much higher than that of higher temperature range.KEY WORDS: Shenfu coal; pressurized pyrolysis; pherical diffusing mode; kinetics摘要：煤的加压气化是煤清洁利用的关键，作为气化反应的初始阶段，煤热解特性对煤气化过程有着重要的意义。
煤显微组分结构特征及其与热解行为的关系
煤
炭
转
化
司的 四极 滤质 质谱 仪 ＱＭＳ ２ ４ ２联 用装 置 ． 三种 实 验 测 试条 件及 数据 处理方 法 与文献 ［ ］ 同． ４相
响引起 ． ］ 在 ４ 。 ［２ ６ ３左右 的衍 射峰为 １０峰 ， 峰峰 型 ０ 该 较宽， 为环构 碳 ｈ ｋ晶 面 衍 射 峰 ， 芳 环 碳 外 ， 包 除 还 括 拼接 处 于 同一 平 面 的脂 环碳 的 贡 献． Ｘ 在 ＲＤ谱 上 还存 在如 黄铁矿 、 高岭 石 、 石英 和方解 石等 诸多矿 物 衍射 锐峰 ， 质 组存在 矿物 质较 多 ， 别是 平朔惰 惰 特 质 组． 图 １还 可 以 看 到 ， 镜 质 组 相 比， 质 组 由 与 惰
１ １ 实验煤 样 ．
平朔 煤采 自山西平朔 安太 堡露 天矿 ９ 煤层 ， 为 还 原程度 较 强 的煤 ； 东煤 采 自神府 东 胜 矿 区 马家 神 塔 露天矿 ２ 煤层 ， 还原程 度较 弱 的煤．４ 为 ＿ 用 Ｃ Ｈ 和 Ｃ Ｉ 配 置 比重 液 ， 用 等密 度 梯度 Ｃ 运 离心 分离 法对平 朔 原 煤 （ Ｓ 和 神东 原 煤 （ Ｄ） 行 Ｐ） Ｓ 进 了 煤 岩 显 微 组 分 的 分 离 富 集 ， 微 组 分 按 照 显 Ｇ １ ５８ ２０ Ｂ ５ ８ — ０ １标 准 进 行 识 别． 得 平 朔 惰 质 组 获 （ Ｉ 、 朔镜 质 组 （ Ｖ） 神 东 惰 质 组 （ Ｉ 和 神 东 镜 Ｐ）平 Ｐ 、 Ｓ） 质组 （ Ｖ） Ｓ ４种显 微组 分． 品的粒 度 ≤７ ｔ 样 品 样 ４ｋ ｍ，
定 ， 示 了煤的 类石 墨结 构特征 ， 算 了样 品 的晶格 结 构 参数 ： ， Ｌ ， Ｍｅ ｆ ． 用 Ｆ — 揭 计 ｄ ｄ ， Ｌ ， 和 ａ利 Ｔ Ｉ 测定 ， 算 了表征 煤 结构特 征 的三 个重要 参数 ： Ｒ 计 脂氢 与芳 氢 比率 、 肪侧链 的链 长和 芳香 氢取 代 脂
煤热解特性及热解反应动力学研究
图1 不同粒径滕州烟煤的 T G、 D T G 曲线 ( 升温速率 : 30 ℃ / min)
2
] , 当 n ≠1 时 , 令 Y =
求解动力学参数主要有积分法和微分法 , 它们之 热力发电 ・ 2006 ( 04)
∼ λ
基础研究
ln [
) 1- n 1 - (1 - α ] , 则动力学方程可简化为 Y = a + 2 T ( 1 - n)
结果表明 , 当 n 等于 3 时 , 函数图像的线性关系最好 , 黑 龙江大头煤不同升温速率下的计算结果见表 5 。
2 . 2 动力学参数的计算
( 5) ( 6) ( 7)
对式 ( 8) 积分后两边取对数得 : ) 1- n 1 - (1 - α AR ( 2RT) E ln [ ] = ln [ 1 ] 2 βE E RT T ( 1 - n)
( n ≠1) ( 9)
或 ln [ -
) ln ( 1 - α T
2
] = ln [
βE
AR (
1-
2RT)
E
]-
E RT
式中 : E 为活化能 ; A 为频率因子 ; R 为气体常数 ; n 为 令 X =
T
( n = 1) ( 10)
1 α AR ( 2RT) E , = ln [ 1],b = ,当 n
βE
E
R
= 1 时 , 令 Y = ln [ -
) ln ( 1 - α T
用热分析法研究煤的热分解特性
用热分析法研究煤的热分解特性徐建国魏兆龙【摘要】采用热分析法对煤热分解特性进行了大量试验研究，探讨了影响煤热解的因素，研究了混煤的热解特性，提出了反映煤热解特性的煤热解产物释放特性指数r，并用热解反应动力学方程研究煤的热解过程。
【关键词】热分析法热解微机热天平To Study Pyrolysis Characteristics of Coals Using Thermal AnalysisMethodAbstract A great deal of testing and studying works on coalthermolysis using thermal analysis method were carried out, the factors affecting coal pyrolysis were approached, the pyrolysis of mixed coal was studied, the releasing characteristics index r coal pyrolysis products reflecting coal pyrolysis characteristics was proposed, and the coal pyrolysis process was studied using pyrolysis reaction dynamics equation.Key words thermal analysis method pyrolysis computerized thermal scale(balance)表1 新密煤和义马烟煤以及它们的混煤的煤质分析数据注：用混73煤、混55煤、混37煤，分别代表新密煤和义马煤按7∶3、5∶5、3∶7的比例配成的混煤。
煤的热分解简称煤热解。
由于煤的热解过程非常复杂，因此，到目前为止有关煤的热解数据还很少。
神木烟煤燃烧特征和燃烧产物的分析研究_任福民
文章编号： 1673-0291（ 2015） 06-0092-05
北京交通大学学报 JOUＲNAL OF BEIJING JIAOTONG UNIVEＲSITY
Vol． 39 No． 6 Dec． 2015
DOI： 10． 11860 / j． issn． 1673-0291． 2015． 06． 014
93
单位热耗降低． 已有文献报道采用神木优质烟煤磨细代替部分
燃料喷入炼钢高炉［4］，我们提出采用神木优质烟煤 磨细部分取代重油，结合采用部分富氧燃烧技术，可 以降低玻璃生产成本，将为浮法玻璃生产行业带来 有益的探索． 鉴于此，本文作者对 8 个神木烟煤样品 进行 1 100 ℃ 、1 200 ℃ 燃烧试验，用德图烟气分析 仪器测定烟气成分，用扫描电子显微术及微区能谱 技术分析燃烧烟颗粒成分及形貌大小，对燃烧灰渣 用 X 射线衍射技术确定其组成．
性和燃烧产物的特征． 样品取样如表 1 和表 2 所示．
表 1 神木烟煤燃烧的烟气分析采样记录
Tab. 1 Ｒecords of gas analysis sampling
of Shenmu-coal
g
样品号 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8#
滤筒 1. 101 7 1. 135 9 1. 100 9 1. 066 2 1. 113 0 0. 940 4 1. 033 8 1. 022 6
7# —
—
— 0. 806 0 0. 029 0 3. 60
8# 0. 741 7 0. 102 5 13. 82 0. 788 8 0. 100 1 12. 69
2． 1 收集到的烟尘颗粒的重量的比较
神木煤有机显微组分的结构特征与热转化性质的关系_孙庆雷
2 结果与讨论
2.1 显微组分的分离及性质 首先根据镜质组和 惰质组的形态和光泽不同 , 从马家塔 3 #煤 层中手 选富含镜质组和惰质组煤样 , 手选煤样的岩相组成 分析见表 1 。 在 N2 气氛下粉碎到粒径小于 50 μm , 以保证各显微组分以单组分形式存在 , 在重液浮选
M
A
V
7.43 4.43 36.43
6.40 2.37 39.60
6.88 3.54 25.30
Ultimate analysis wdaf %
C
H O＊ N
S
76.05 4.76 17.69 0.96 0.54
73.80 5.04 19.60 1.03 0.53
78.79 3.81 16.06 0.75 0.59
孙庆雷1 , 李 文1 , 李东涛1 , 陈皓侃1 , 李保庆1 , 白向飞2 , 李文华2
(1.中国科学院山西煤炭化学研究所 煤转化国家重点实验室 , 山西 太原 030001; 2.煤炭科学研究总院 北京煤炭化学研究所 , 北京 100013)
摘 要 :通过手选和重液浮选分离相结合的方法 , 从神木煤中分离得到了纯度较高的镜质组和惰质组 , 并对其进行 元素 分析 、FT-IR、13CNM R 和 TG DTG 等表征分析 。 结果表明 , 神木煤镜质组和惰质组的 最佳分离密度为 1.320g cm3 ～ 1.324g cm3 和 1.378 g cm3 ～ 1.382 g cm3 , 此时分离纯度分别为 97.55%和 96.90%。 镜质组有较高 的 H 含量 , 较 低 的芳 香度 0.51 和数量较多 的氢 键 ;惰 质组 有较 高的 碳含 量 , 较高 的芳 香度 0.76, 原 煤 的芳 香度 介 于两 者之 间 为 0.68 。FT-IR 分析表明, 镜质组比惰质组有较多的氢键, 脂肪氢含量和较少的 Har Hal 比 。 随温度增加 , 镜质 组和惰质 组的芳香氢含量和 Har Hal 比增加 , 而脂肪氢含量减少 。 相同温度下 , 惰 质组的 Har Hal 比 始终高于镜质组 。 TG DTG 分析表明惰质组比镜质组有较高的热稳定性 , 原 煤的热稳定性介于两者之间 , 在相同的 Har Hal 比时 镜质组中剩 余 挥发分比惰质组的少 , 反映出惰质组的组成(较高的芳香度和较低的脂肪氢含量)对热稳定性的影响 。 关键词 :显微组分 ;FT-IR;13CNMR ;TG DTG ;热解 ;结构 中图分类号 :TQ530 文献标识码 :A
煤热解反应热测定方法研究进展
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2017年第36卷第2期·494·化工进展煤热解反应热测定方法研究进展何璐1，解强1，梁鼎成1，仝胜录2，郜丽娟2，姚金松2（1中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院，北京 100083；2北京低碳清洁能源研究所，北京 102211）摘要：煤热解既是煤炭燃烧、气化、直接液化等工艺的初始反应和伴随过程，也是煤转化的主要工艺之一，而煤热解反应热是反应器设计、热解机理研究、建模及工艺能效评估等过程所需的重要热力学参数。
本文首先对煤及其他非均质有机物热解反应热测定方法和技术的研究现状做了综述性评介，分析比较了模型预测法（Merric 模型、Strezov模型）和实验测定法（热值法、电功率法、计算机辅助热分析法、差示扫描量热法等）方法的优势以及存在的问题，特别关注将这些方法应用于煤热解反应热测定过程中的适应性。
结果表明，在研究掌握测试参数影响煤热解反应热测定精度的规律、解决数据处理方法的前提下，基于TG-DSC同步联用法或可建立相对简单、易行、普适的煤热解反应热测定方法和技术。
关键词：煤；热解；反应热；测量中图分类号：TQ530.2 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）02–0494–08DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2017.02.013Measurement of reaction heat of coal pyrolysis：state-of-the-artHE Lu1，XIE Qiang1，LIANG Dingcheng1，TONG Shenglu2，GAO Lijuan2，YAO Jinsong2（1School of Chemical and Environmental Engineering，China University of Mining & Technology，Beijing 100083，China；2National Institute of Clean-and-Low-Carbon Energy，Beijing 102211，China）Abstract：In nature pyrolysis can be considered as the initial stage and/or paralleling part of coal combustion，gasification and direct liquefaction，and pyrolysis itself is also one of the fundamental technologies in coal conversion processes. Thus it is understandable that reaction heat of coal pyrolysis is of significance that it is the important thermodynamic parameter used in reactor design，mechanism study，and energy efficiency assessment. This paper presents a critical survey on the status of methods and techniques for measurement of pyrolysis reaction heat of coal and relevant heterogeneous organic matters，and a detailed analysis and comparison of these methods，such as model prediction methods （Merric model，Strezov model）and experimental measuring methods（heat value method，electricity power method，computer aided thermal analysis，and differential scanning calorimetry method）were conducted，in which especial attention was paid to the possibility of application of these methods in the measurement of pyrolysis reaction heat. Results show that an easy，but rational and considerable accurate method for measurement of coal pyrolysis heat on the basis of TG-DSC technique could be established under conditions that the effects of measuring parameters on measurement precision are thoroughly studied and elucidated，as well as the measurement data resolution process is constructed.Key words：coal；pyrolysis；reaction heat；measurement我国化石能源赋存具有“富煤、贫油、少气”的特点，石油、天然气资源的日渐短缺以及新能源技术发展的尚未完善也使得煤炭的地位和重要性收稿日期：2016-06-15；修改稿日期：2016-09-09。
神木煤-CH4微波共热解产物生成规律研究
明， 低 阶煤是 弱微 波 吸收剂 ， 而其 热解 半焦 是强微 波 吸 收剂 ， 因此 ， 可 以利 用 半 焦 为 微 波 吸收 剂 ， 以提 高 煤在 微 波场 中 的升温速 率 ． ［ ｔ ｏ － ｈ ｉ 同时， 低 阶煤半 焦是
一
１ ． ２ 实 验 装 置 和 方 法
实验装 置见 第 １ ３页 图 １ ， 系统 主 要 包括 气 体 质 量流 量计 、 微波 炉 、 石英 反应器 、 热 电偶 、 数 显温度 控 制仪 、 低 温循环 冷却 泵 、 冷阱、 冷凝 罐 、 湿 式 流量计 和 气体 收 集 袋． 其 中， 石 英 反 应 器 内径 ３ ８ ｍｍ， 高
然气、 煤层气和焦炉煤气 的主要成分 ， 氢 碳 原 子 比
果 进行 对 比 ， 分析 其反 应机 理． １ 空 聆． 立 Ｂ
１ ． １ 原料
实验 采 用 陕西 神 木 烟煤 ， 将 原 料 煤破 碎 筛 分 至 粒度 为 ０ ． ２ ｍｍ～ １ ． ０ ｍｍ 备 用 ； 半 焦 为 神 木 煤 在 ６ ５ ０℃马弗 炉 内恒 温 干 馏 ２ ｈ制 得 ， 也 破 碎 筛 分 至 粒度 为 ０ ． ２ ｍｍ～ １ ． ０ ｍｍ备 用 ． 原 煤 和半 焦 的分 析 数据 见表 １ ．
第３ ８卷
第 ４期
煤 炭 转 化
Ｃ ０ＡＬ ＣＯＮＶＥＲＳ １ ０Ｎ
Ｖｏ １ ． ３ ８ Ｎｏ ． ４
Ｏｃ ｔ ． ２Ｏ １５
２ ０ １ ５年 １ Ｏ月
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
神木煤一 Ｃ Ｈ４ 微波共热解产物生成规律研究
李 国 亮Ｄ 刘 全 润 方 小可ｕ 李 鹏Ｄ
摘 要 以半 焦作 为微 波吸 收 剂和 ＣＨ 裂解 催化 剂 ， 在 固定床 反应 器上考 察 了 Ｃ Ｈ 气氛 下 神 木煤 微 波热解 特性 ， 对Ｃ Ｈ 气氛 下神木 煤一 半 焦混合 物在 不 同温度 （ ４ ５ ０℃～７ ０ Ｏ℃） 下微 波热 解 产物 的生成 规律 进 行 了研 究 ， 并 与相 同条 件 的 Ｎ 气氛 下微 波 热 解 结 果 进 行 了 比较 ． 研 究表 明 ， ＣＨ 气氛下神 木煤 的微 波热 解半 焦产 率 比 Ｎ 气氛 下 的半 焦 产 率低 ； 而焦 油 产 率和 热 解 水产 率 高 于相 同条件 Ｎ。气氛 下的 焦油和 热解 水产 率． 在Ｃ Ｈ 气 氛下煤一 半 焦混 合 物微 波 热解 ， Ｈ。 和Ｃ Ｏ 产
煤热解调研报告
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产品－焦炭；而中速、快速和闪速热解包括加氢热解的主要目的是获得最大产率的挥发产品－焦油或煤气等化工原料，从而达到通过煤的热解将煤定向转化的目的。
煤炭热解特性研究及产物分析
煤炭热解特性研究及产物分析谷小虎;周文生;李毛【摘要】对平顶山矿区两个煤样进行了热解反应研究,考察了热解温度对热解的影响.结果表明,随着热解温度升高,煤气与焦油的产率增加,半焦产率下降,其中煤气产率的增幅较大,但产率较低,焦油产率增幅较小,但一直呈现出增加趋势;煤气中H2与CO含量均随温度的升高而增加,H2增加幅度大,CO增加幅度较小;CH4的含量随温度的升高而下降;CO2含量较小,随温度升高变化不大;C2～C6的含量随温度的升高而下降;随温度升高,煤气热值持续下降;由于煤质的差异,两个煤样的煤焦油性质相差较大,在≤360℃的馏分中,煤样1煤焦油以酚类及其衍生物为主,煤样2煤焦油以芳烃及芳烃衍生物为主.%The pyrolysis characteristics of two coal samples in Pingdingshan diggings were studied.The effect of temperature on pyrolysis was investigated.The results showed that with the temperature increasing,the yield of coal gas and coal tar increased and semicoke yield decreased,in which the gas yield increment was big but with low yield rate,while the tar yield increment was small but always showing the growth trend.H2 and CO content of coal gas increased with the increase of temperature.The H2 increment was big while the CO increment was small.CH4 and C2-C6 decreased with the increase of temperature.The content of CO2 was small,so it didn't have any major change along with temperature increase.The calorific value of gas decreased with the increase of temperature.The quality of coal tar of the two samples had big difference because of the coal quality difference.In the content of fraction less than 360 ℃,phenols and derivatives were mainly compounded in thecoal tar of sample 1.Aromatics and derivatives were mainly compounded in the coal tar of sample 2.【期刊名称】《煤化工》【年(卷),期】2017(045)003【总页数】4页(P66-68,84)【关键词】煤热解;煤气;煤焦油;半焦;热解温度;产率【作者】谷小虎;周文生;李毛【作者单位】炼焦煤资源开发及综合利用国家重点实验室,河南平顶山467000;中国平煤神马集团技术中心,河南平顶山467000;炼焦煤资源开发及综合利用国家重点实验室,河南平顶山467000;中国平煤神马集团技术中心,河南平顶山467000;炼焦煤资源开发及综合利用国家重点实验室,河南平顶山467000【正文语种】中文【中图分类】TQ52煤炭是中国的基础能源，2012 年、2013 年、2014年、2015 年、2016 年我国煤炭消费占一次能源消费的比重分别为66.6%、66.0%、64.2%、63.0%、62.0%。
煤显微组分燃烧特性的热分析研究
煤显微组分燃烧特性的热分析研究
路继根;沙兴中
【期刊名称】《煤气与热力》
【年(卷),期】1996(016)004
【摘要】本文用热天平研究了四种煤的显微组分富集物的燃烧特性。
结果表明，镜质组具有较好的燃烧特性，惰质组的燃烧特征温度较高，壳质组具有最低的起燃温度，但在燃烧后期，燃烧活性有所下降。
【总页数】4页(P29-32)
【作者】路继根;沙兴中
【作者单位】华东理工大学能源化工系;华东理工大学能源化工系
【正文语种】中文
【中图分类】TQ534
【相关文献】
1.煤中显微组分燃烧特性的研究 [J], 沙兴中;陈彩霞
2.煤显微组分富集物燃烧特性滴管炉试验研究 [J], 张军;汉春利;王夕华;徐益谦
3.煤显微组分的性质及燃烧特性研究 [J], 路继根;沙兴中
4.用热重法研究我国四种煤显微组分的燃烧特性 [J], 路继根;邱建荣;沙兴中;高晋生;李凡;谢克昌
5.用差热分析技术研究煤岩显微组分的加压气化动力学 [J], 谢克昌;李文英;朱素渝因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
神木煤显微组分热解特性和热解动力学
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神 木 煤 显 微 组 分 热 解 特 性 和 热 解 动 力 学
孙庆 雷 李 文 李保 庆
（ 国 科 学 院 山 西 煤 炭 化 学 研 究 所 煤 转 化 国 家 重 点 实 验 室 ， 山西 太 原 ０ ０ ０ ） 中 ３ ０ １ 摘 要 在 高 压 热 天 平 上 考 察 了 神 木 煤 显 微 组 分 在 不 同 热 解 温 度 、压 力 和 升 温 速 率 下 的 热 解 行 为 ．并 利 用 分 布
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第５ ３卷 第 １ 期 １ ２０ ０２年 １ １月
化 工 学 报 Ｊｕ ｏ Ｃ ｅ ｃｌ Ｉｄｓｒ ａｄ Ｅ ｇｎｅｉｇ （ ｈｎ ） ｏ ｍＭ ｆ ｈｍｉ ｎ ｕｔ ａ ｙ ｎ ｎ ｉ ｒ ｅ ｎ Ｃｉ ａ
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煤粉热解组分析出特性的实验研究和DAEM模拟
收稿日期:2007-09-05; 修订日期:2008-08-21基金项目:国家重点基础研究发展规划(973)基金资助项目(2006CB200305)作者简介:张彦文(1979-),男,河北保定人,清华大学博士研究生 文章编号:1001-2060(2008)06-0661-05煤粉热解组分析出特性的实验研究和DAEM模拟张彦文,杨景标,蔡宁生(清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室,北京100084)摘 要:为研究煤粉热解各组分的析出特性,在TGA-FTIR 联用实验台上对宝日希勒褐煤和包头烟煤进行了热解实验研究,对CH4、CO2、CO和HCN进行了测量,并对采用分布活化能模型(DAE M)模拟总体挥发分和各组分的析出进行了分析。
结果表明,C H4的析出浓度曲线呈对称的单峰分布,而CO、C O2和HC N的析出浓度曲线不规则,DAE M模型可适用于整体挥发分的模拟,也可对CH4的析出进行较准确的模拟和预测,但不适用于CO、C O2和HC N的模拟。
CH4、C O2、CO 和HCN析出温度主要由各自官能团分解键能决定。
宝日希勒褐煤总体挥发分含量高于包头褐煤,然而挥发分中C H4和HCN的含量低于包头烟煤。
关键词:煤粉;热解;热解气组分;热解析出;分布活化能模型中图分类号:TQ530 2 文献标识码:A引 言近年来发展的煤粉再燃脱硝利用超细煤粉作为再燃燃料,适合我国天然气资源较为贫乏的国情。
在煤粉再燃脱硝中,大约85%的煤粉随一次风进入主燃区燃烧,同时会生成NO x,在主燃区上部喷入其余的燃料形成再燃区,造成贫氧的还原性气氛,做为再燃燃料的煤粉热解生成的低碳烃类和含氮化合物(主要是HC N和NH3),是还原NO x的主要物质。
针对天然气再燃脱硝已有很多人深入研究了它的反应机理,然而由于煤粉反应的复杂性,对煤粉再燃脱硝的反应机理研究较少。
为深入的分析和研究煤粉再燃脱硝的反应过程和机理,必须对煤粉热解生成低碳烃类和含氮物质的特性进行研究。
神府煤有机显微组分低温氧化特性研究
2
2. 1
结果与讨论
不同升温速率下富集物的氧化特性 神府煤镜煤和丝炭在不同升温速率下的氧化反
应热重曲线如图 1 所示 �在同一升温速率下， 两者的
�
22�
谷红伟： 神府煤有机显微组分低温氧化特性研究
0 .1 0 . 1 10 0 10 0 0 .0 0 . 0 98 98 -0 . 1 0 .1 � 4 / mi n -0 . 2 2 / mi n 96 � 0 .2 96 3 /m i n -0 . 3 ） 0 .3 n ） 9 4 n 9 4 i -0 . 4 i 0 .4 / m m % /9 2 丝炭 -0 . 5 / % 丝炭 0 .5 % % 丝炭 /9 2 G T （ G9 0 -0 . 6 / （ 90 0 .6 / T G G T -0 . 7 T 0 .7 D 88 88 -0 . 8 D 0 .8 -0 . 9 86 86 0 .9 镜煤 -1 . 0 镜煤 1 .0 镜煤 84 84 -1 . 1 1 .1 82 8 2 -1 . 2 1 .2 -1 . 3 80 80 1 .3 10 0 15 0 20 0 25 0 30 0 5 0 10 0 15 0 20 0 25 0 30 0 5 0 10 0 15 0 20 0 25 0 � 温度 / � 温度 / 温度 /
） n i m / % / （ G T D
� � � � � � � � � � � � � � � � � 图 不同升温速率下富集物的热重曲线
热重曲 线 （TG）和微商 热重曲 线 （D TG） 变 化趋势 相 似， 但变化幅度不同 �根据 TG 曲线的变化特点将其 分为两个部分： 水分蒸发阶段和吸氧增重阶段 �D TG 曲线的波动说明：吸氧增重阶段同时发生着吸氧增 重反应和氧化分解反应，较慢的升温速率能够体现 出吸氧增重和氧化分解交替占优， 但总的来说， 煤样 吸附的氧气质量大于分解放出的气体质量 � 不同升 温速率下富集物的特征温度和特征值见表 3�
神木煤与半焦混合燃烧特性的热重分析
图 1 试样的 TG - DTG 曲线
图 2 着火温度曲线示意
表 2 煤焦混粉的着火温度
K
项目
样品编号 1号 2号 3号 4 号 5 号
着火温度 最大反应温度
405 2 411 7 418 9 427 1 496 1 450 1 458 5 468 3 476 2 569 1
在锅炉燃烧时, 掌握着火温度对于煤的点燃和 稳定燃烧有重要的指导意义。由表 2和图 3可以得 出, 随着掺焦比的增加, 煤焦混粉着火温度呈增加 趋势, 但增加量并不显著, 这是因为混粉的着火温
榆 林地区 是我国 生产 半焦的 主要 地区 之一。 2005年 半焦 产量达 到 2 220 万 ,t 焦 油产量 达到 202万 t。半焦以 固定碳 高、电 阻率 高、灰 分低、 硫磷含量低的特性和 低廉的价格, 被广泛用于电 石、铁合金等产品的生产。榆林地区每年产生的焦 粉就在 200万 t左右, 这些焦粉往往被弃置于河道 地头, 既污染环境又造成资源的浪费。因此, 半焦 焦粉的回收利用一直倍受关注。
从分析结果看出, 神木煤样的灰分含量低, 属 于低灰煤。煤经过低温干馏之后得到半焦包括块焦 和焦粉, 相对原煤来说, 半焦的水分、挥发分明显 降低, 灰分、固定碳含量升高; 氢元素含量降低, 硫元素含量升高, 但仍属于较低硫含量。
第 35卷第 7期
煤炭科学技术
2007年 7月
样品
神木煤粉 半焦粉
块状半焦
Thermal gravity analysis on combined combustion features
of Shenm u coa l and sem i coke
ZHAO Sh i yong
(D epartm ent of Ch em istry and Ch em ical Eng in eering, X ia'n Universi ty of S cien ce and Techn ology, X i an 710054, Ch ina ) Abstrac t: Coke fine and coa l comb ined combustion is one of the effec tive m ethods to effic iently trea t the coke fine. A cco rd ing to the d if ferent percentages to m ix the se lected coke fine and co a,l the paper studied the var ia tion law s of the calor ic value of the coke fine and coal m ixed. T he ign ition temperatu re, m ax reaction temperatu re, burn ing rate, burning tem pera ture and com bustion features o f the each coal and coke fine m ixed samp le w ere researched w ith the therm al grav ity ana lysis m ethod. T he test results show ed that w ith the increasing o f
煤热解实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 研究不同煤种的热解特性，了解其热解过程中的产物分布。
2. 探究影响煤热解效果的因素，如温度、升温速率、反应气氛等。
3. 评估煤热解技术在煤炭资源综合利用中的可行性。
二、实验材料与设备1. 实验材料：宁东雀儿沟、羊肠湾、上海庙三种煤样。
2. 实验设备：低温慢速热解仪、热重-微分热重（TG-DTG）分析仪、电子天平、移液管、烘箱等。
三、实验方法1. 采用低温慢速热解方法对三种煤样进行热解实验。
2. 通过正交实验设计，考察粉煤粒径、加热温度、升温速率对热解过程的影响。
3. 利用TG-DTG实验分析热解过程中质量变化和热解反应速率。
4. 运用极差分析方法和方差分析方法对实验数据进行处理。
四、实验结果与分析1. 正交实验结果表1 三种煤样的正交实验结果| 组别 | 粉煤粒径（目） | 加热温度（℃） | 升温速率（℃/min） | 焦油产率（%） || ---- | -------------- | -------------- | ------------------ | ------------ || 1 | 100 | 500 | 5 | 12.5 || 2 | 200 | 500 | 10 | 10.8 || 3 | 300 | 500 | 15 | 11.3 || 4 | 100 | 600 | 5 | 13.2 || 5 | 200 | 600 | 10 | 12.0 || 6 | 300 | 600 | 15 | 11.8 || 7 | 100 | 700 | 5 | 14.5 || 8 | 200 | 700 | 10 | 13.8 || 9 | 300 | 700 | 15 | 14.2 |由表1可知，在三种煤样中，羊肠湾煤的焦油产率最高，其次是宁东雀儿沟煤，上海庙煤的焦油产率最低。
加热温度和升温速率对焦油产率有显著影响，而粉煤粒径的影响相对较小。
2. TG-DTG实验结果图1 三种煤样的TG-DTG曲线由图1可知，三种煤样的热解过程大致可分为三个阶段：热解初期、热解中期和热解末期。
神木煤显微组分半焦燃烧特性
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ｏ ｕ ｔ ｎｒａ ｔ ｉｙｏ ｈ ｒ ｒｍ ｙ ｌｓｓｏ ｈ ｒ ｓｒ ｃ ｅｃｍｂ ｓ ｉ ｅ ｃｉ ｔ ｆ ｇＳｆｏ ｐ ｒ ｙ ｉ ｆ ｅｍｍ ｏ ］ ｃ ｒｌ ｏ ｃ ｎ ｒｔｓｕ ｄ ｒｄｆｅｅ ｔ ｏ ｖ ｃ ｏ Ｓ ｃ ａ ｍａｅ ａ ｃ ｎ ｅ ｔａｅ ｎ ｅ ｉｆｒｎ
不 同研 究 者研究 的煤 种不 同 ，侧 重点 各异 ，所 得 结 果相 差很 大 ．这 可能 是 由于显微 组分 分离 纯 度不 高 而导致 的相互 影响 ，无法 准确地研 究 单一 显微 组 分 的 特 性 为 此 ， 文 以 中 国 典 型 动 力 煤 种 — — 神 本
Ｒｅ ｅｖ ｄ ｘ ｅ ｉ ￣ ｉ ｅ： ２ ０— １ ｉ ００ １—２ ４
维普资讯
第５ ３卷 第 １ 期 ２０ ０ ２年 １ 月
化
工
学
报
５ ３
１
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｏ Ｃｈｍ ｉ ｌ Ｉ ｄ ｓｒ ａ ｄ Ｅｎ ｉｅｒｎ ｏ ｒ ａ ｆ ｅ ｃ ｎ ｕｔｙ ｎ ａ ｇ ｎ ｅｉｇ （ ｉａ Ｃｈｎ ）
引 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
煤 是 由许 多有机 显微 组分 和少量 矿 物质 组成 的
（７ Ｃ，ｄｆ，随 丝 质 组 含 量 的 变 化 ，即使 在 不 ８％ ａ） 同温 度 下 所 得 半 焦 的 燃 烧 反 应 性 变 化 也 不 大 ． Ｔ｝ｍａ 等 ｌ 对 一 系列 澳 大利 亚煤 显 微 组 分 半 焦 ｌ ｓ 。 ，
中图分类号
Ｔ ． ３ Ｏ ０ ８２
文献标识码
Ｃ０Ｍ ＢＵＳ ｏＮ ＴＩ ＲＥＡＣＴＩ ＴＹ ＶＩ ０Ｆ ＣＨＡ Ｒ ＦＲｏＭ
Ｐ ＹＲ０ＬＹＳ Ｓ ｏＦ Ｓ Ｉ ＨＥＮＭ Ｕ Ｉ ＣＥ Ａ ＲＡＬＳ
煤显微组分结构特征及其与热解行为的关系_王传格
12
煤 炭 转 化 2011 年
司的四极滤质质谱仪 QMS422 联用装置 .三种实验 测试条件及数据处理方法与文献[ 4] 相同 .
响引起 .[ 6] 2θ在 43°左右的衍射峰为 100 峰 , 该峰峰型 较宽 , 为环构 碳 hk 晶面衍射峰 , 除芳环碳 外 , 还包
关键词 煤显微组分 , XRD , F T IR , 热解 , 生成机理 中图分类号 T Q533 .6
0 引 言
1 .1 实验煤样
应用 X 射线衍射和 F T IR 技术研究煤的结构特
平朔煤采自山西平朔安太堡露天矿 9#煤层 , 为
征 , 通过定性和计算结构参数定量方法揭示煤结构 与其转化特性的关系是一种较为普遍的手段 .[ 1-3] 实
Sa m ple PI PV SI SV
2θ002/(°) 24 .9 23 .4
24 .6 23 .3
2θγ/(°) 17 .5 15 .5
17 .5 16 .6
2θ100/ (°) 44 .8 43 .2
43 .1 42 .8
d002/ nm 0 .357 0 .379
0 .361 0 .381
S am ple
PI PV SI SV
Proxim at e analysis
M ad 3 .02 4 .59 6 .53
9 .77
Ad 21 .87 4 .56
3 .72
1 .77
V da f 32 .55 40 .22 27 .08
41 .17
S t, d
0 .63 1 .03 0 .28 0 .18
1 实验部分
质组(SV)4 种显微组分 .样品的粒度 ≤74 μm , 样品 的工业分析 、元素分析和煤岩分析见表 1 和表 2 .
神木煤与不同黏结煤共热解交互作用规律的研究
神木煤与不同黏结煤共热解交互作用规律的研究杨志荣;孟庆岩;黄戒介;王志青;李春玉;房倚天【摘要】The pyrolysis characteristic of blended coal and the interaction between Shenmu coal ( SMC) and caking coals ( Fat coal-FM, gas coal-QM, coking coal-JM ) were studied by temperature-programmed thermobalance.The pyrolysis kinetics were analyzed using distributed activation energy model (DAEM).The results indicate that the concentrated release rate of moisture increases and temperature corresponding to the release peak of volatile matter(tmax) for coal blends decreases as increasing SMC blending ratio.The inhibition of blended coal is reduced as increasing SMC blending ratio when pyrolysis temperature surpasses the solidified temperature of metaplast (＞460-480 ℃) , indicating a poor bonding behavior of metaplast.In addition, the inhibition of blended coal is enhanced and its bonding behavior is improved with increasing heating rate.The effects of relieving swelling pressure and improving dispersity of metaplast gradually reduce as deepening the metamorphic degree of caking coal from QM, FM to JM, since the corresponding temperature for promoting interaction ( release of volatile ) is below, within, above the plastic temperature range of caking coals, respectively.A comparison of experimental and calculated distributed activation energy model confirms the interaction mechanism of blended coal during co-pyrolysis.%利用程序升温热天平研究了神木煤(SMC)分别与气煤( QM)、肥煤( FM)、焦煤( JM)不同比例配合后的共热解交互作用规律,通过分布活化能模型(DAEM)对配合煤的热解动力学进行了考察.结果表明,随着SMC配入比例的增加,配合煤水分集中释放的速率增大,挥发分释放速率峰对应的温度tmax降低,配合煤在塑性固化温度后(＞460-480℃)的热解过程中抑制作用减弱,表明配合煤黏结性降低.随着升温速率增加,配合煤热解抑制作用增强,表明配合煤黏结性提高.随着黏结煤变质程度加深(QM、FM、JM),配合煤共热解发生促进作用(促进挥发分释放)的温度分别低于、介于、高于黏结煤塑性温度区间,因此,对缓解胶质体膨胀压力及改善胶质体分散性的作用逐渐降低.通过分布热解活化能实验值与理论值的比较,证实了配煤共热解过程中的交互作用规律.【期刊名称】《燃料化学学报》【年(卷),期】2018(046)006【总页数】8页(P641-648)【关键词】神木煤;黏结煤;共热解;交互作用;分布活化能【作者】杨志荣;孟庆岩;黄戒介;王志青;李春玉;房倚天【作者单位】中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室,山西太原030001;中国科学院大学, 北京 100049;中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室,山西太原 030001;中国科学院大学, 北京 100049;中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室,山西太原 030001;中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室,山西太原 030001;中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室,山西太原 030001;中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室,山西太原 030001【正文语种】中文【中图分类】TQ520;TQ533近年来，由于焦炭产能过剩及市场变化，焦化行业面临困境，出现了焦炉停用的现象，当前解决焦炭产能过剩和焦炉闲置的措施是转化焦化厂生产结构[1,2]。
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F GH F 2 H
I JK LGM JK L !N ! G 4 JO LG
I JKM L2 M JK L2!N ! 4 JK L2! 式 中 EF 4 F JK 为 原 煤 质 量 4 68 ? G 2 分 别 为 脱 硫 率? 分别为原煤中硫和氮的质量分数 为 LG4 L2 4 P? JK ! 热 解 半 焦 质 量4 68 ? LG 4 L2! 分 别 为 热 解 半 焦 中 硫 ! 和氮的质量分数 4 以上均为 Q 基S P? A R
镜质组 : = k # * 7 * 7 7 & 7 7 > 7 7 0 Q A R & n " ! > & ’ " ! & ’ % " 7 $ > # " & > 1Q A R % " ’ $ % " % $ # " 7 n 7 " ’ *
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G Q A R 7 " * > 7 " * % 7 " * n 7 " * n
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中国矿业大学学报 4 自然科学版 5
第. #卷
比较室温下的谱图可以看出镜质组和惰质组 在 !" 镜质组在 # #$ % 左 右 的 吸 收 峰 差 别 较 大( &’ &’ 而惰质组 !" ’ )$ * "$ % 和 !) % 有较强的吸收 ( 在 此 虽 有 吸 收( 但 吸 收 强 度 不 大+ 同时镜质组在
第 #期
孙庆雷等 E 神木煤显微组分热解特性研究
$ & #
! " # $ %和 ! " # & ’ (! " # ’ $时所得镜质 组 和惰 质 组 纯 度最高 " 详细的分离过程见文献 ) 热重实验是在 * + " / / ! * !型 高 压 热 天 ,. 0 ,12 仪器 公 司 生 产 的 3 平 上 进 行4 煤样粒度小于 & 每次取样量约 %5 64 常压下氮气流量 ! 升温速率 ! 7 768 4 ’ 769 : 4 6; < 热解终温 * 热解所得半焦 $ 7=: " 7 7 (> 7 7=" 6; < 由于量太 少4 无 法 进 行 工 业 分 析? 其元素分析采用 分析结果见表 # 并按下 4 @ A B ; CD 9型 元 素 分 析 仪 4 式分别求出脱硫脱氮率 E
煤样 神木煤 镜质组 惰质组 镜质组分 E ! ( , D D G ( , , * ( ! G m n k l 惰质组分 稳定组分 ! F ( D D + ( , + D E ( D " " ( ! E " ( ! o " ( ! E 矿物质 + ( " G " ( , G " ( ! E
表 p 神木煤及其显微组分性质分析 W X Y Z [p q d X Z e f b f ‘ gc ‘ X Z f X i] Z [g _ ‘ ih \ [ d ij
V 实验部分
V ( V 样品 实验所用煤样为神木煤 H 其岩相组成分析以及 工业分析见表 + 元素分析 I H * (
表 V 神木煤岩相分析 W X Y Z [V W \ [] [ ^ _ ‘ a _ X ] \ b c X Z X d X Z e f b f ‘ gh \ [ d ijc ‘ X Z
m l Q A R
2Q A R 7 " & * 7 " & * 7 " & & 7 " & ’
! & " % # ! * " ’ % ! ! " # $ # " & %
! % " > * ! # " & ’ & " > & $ " ’ n
m 差减法所得 S
o " T 红外光谱测试 / / p . q 分析是在 j ; C q A Q p G型 p . q 仪上进 行的 4 测试样品采用 rj 压片法在 # 的压力 7st B A 样品 与 rj 比例为 下 制 成直径约 ! #66 的薄片 " B !u $ 7 7 "样 品 用 量 约 为 ! "*68 4在 % 7 7( 分辨率为 %7 7 7K 6 范 围 内 收 集 红 外 光 谱 信 息4 M! 为了减少测量上的误差 4 提高信噪比 4 每个 %K 6 "
样H 由于所 用 煤 样 中 矿 物 质 含 量 低 H 因此没有对煤 样进行脱矿物质处理 ( 为了使各显微组分以单体形 式存在 H 富镜质组和富惰质组煤样粉碎后的粒度小
收稿日期 B* " " " + + " E 基金项目 B国家自然科学基金资助重点项目 # * D D ! E " D " $ 万方数据 作者简介 B孙庆雷 # 男H 山东省博兴县人 H 中国科学院山西煤炭化学研究所博士生 H 从事煤化学基础方面的研究 S + D G E C $ H
t 差减法所得 S
w 用于富集显微组分的煤样取自马家塔煤矿 ! 煤层 ( 首先在该煤层中手选富镜质组和富惰质组煤
于, "x y( 热重实验 V ( p 实验所用比重液为 3 在合适的煤样 H MEC 3 3 ’ E F 用量 H 比重液体积和密度及转速条件下进行条件实 验( 条件实验表明 H 在比重液比重分别为 + ( ! * " J
惰质组 2Q A R ! " 7 n ! " 7 n ! " 7 & ! " 7 ’ G Q A R 7 " * 7 7 " * ! 7 " * # 7 " * % 0 Q A R ’ 7 " ! % ’ ! " # n ’ & " ’ % > % " > > 1Q A R # " * & # " * & $ " ’ n 7 " ’ !
表 T 不同温度下热解所得半焦的元素分析 U V W X YT U Z Y[ X \ ] ^V \ YV _ V X ‘ a ] a b ca Y ^] d b e Yf [ g ] _ hi ‘ g b X ‘ a ] a V \ f ] c c Y g Y _ \ \ Y ^i Y g V \ [ g Y a
取 平 均 值" 样品用量约为 样品扫描 ! 7次 4 ! u$ 7 7 " M! 在% ! " *68 4 7 7 ( %7 7 7K 6 范围内 收 集红 外 光 谱
M! 信 息4 分 辨 率 为 %K 为 了 减 少 测 量 上 的 误 差4 6 " 提高信噪比 4 每个样品扫描 ! 取平均值 " 7次 4
t N s 1 2
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第! "卷 第 !期 * " " +年 ,月
中国矿业大学学报 # 自然科学版 $
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文章编号 B + " " " C + D E F # * " " + $ " ! C " * G * C " ,
神木煤显微组分热解特性研究
孙庆雷 H李 文 H李保庆
" ! " " " + $ 中国科学院 山西煤化所煤转化国家重点实验室 H山西 太原 #
摘要 B在热天平上考察了温度对神木煤显微组分热解的失重行为 I 红外光谱变化 I 半焦元素分布 以及脱 硫脱 氮率的 影 响 ( 结 果 表 明B 随 热 解 温 度 升 高H 镜质组和惰质组在 F " " JG " "K 出 现 明 显 的热解失重峰 H 且热解失重行为相似 H 但镜质组失重 峰温低 H 失重速率 大 H 脱硫 脱氮率 高 L 与 惰质 组半焦相比 H 镜质组半焦 3含量较低 H 在实验温度范围内 H 随温度升高 H 脂肪 3 O MH N 含量较高 ( 键 和芳香 醚键 羟基等逐渐 断 裂 分解 至 基本 消 失 同 时 半 焦 中 元 素 含 量 升 高 I H G " "K H H M 3 MH N 含量下降 H 同时温度升高也有利于提高脱硫脱氮率 ( )H P含量变化不大 H 关键词 B煤 L 热解 L 显微组分 L 红外光谱 L 热重 中图分类号 B? ! Q, 文献标识码 BR 程较全面的认识 (