低变质粉煤热解过程研究

低变质粉煤热解过程研究

摘要：煤炭作为我国一次性能源之一，占有较重的地位，而低变质粉煤由于其储量丰富并且质量很好，在近几年利用率逐渐增大。针对低变质粉煤热解过程的研究，实行煤热解、气化和燃烧分级转换，可提升粉煤的利用率，将煤炭气化技术简约化，降低投资成本，降低煤中污染物的问题。文章提出低变质粉煤热解的工艺，并对该工艺进行研究和分析。

关键词：低变质粉煤热解过程研究分析

经过对煤热解反应的分析，并且源于分布活化能模型daem，创建了集总反应动力学模型，用于表现煤炭热解过程，明确了可以估测热解产物分布、构成、热解终温和升温速率关系的动力学公式。研究证明，由于热解温度不断提高，不同挥发产物析出率也就越靠近最大生产率，所以升温对提升半焦脱硫、脱氮率非常有效。

一、煤热解技术

煤热解是一项由许多平行、不断反应构成的繁琐热加工过程，常压下生产，不需加压，不需氧气，便可做出煤气、油和半焦，形成了煤的部分气化和液化。经过干馏加工，不仅可以将煤质污染降低，加大低变质煤的适用范围，并且所得的优质低温煤焦油可以加快加工成燃料油和高含量化学品，煤气用在城市煤气、发电、制氢当中，半焦可使用在碳素材料、型焦、高炉喷吹料、燃烧发电或煤提质方面，不但可以单独工艺，还可以联合工艺，提高整体的转换效率。

低温干馏比煤气化和液化的工艺流程相对建议、投资较少、成本较低，并且对于水的依赖程度也相对较低，属于一项节水的新型煤化工技术。

二、低变质粉煤热解原理

热解是一切煤转化过程里的必经之路，并且对后期转化具有相当大的作用，因此，正确的讲述热解过程对于煤的高效率转换利用及污染控制具有很大意义。当前，因为煤构造的繁琐性及研制技术的限制性，造成对热解过程的详细研究，经常以热解实验为基本，经过整体分析热解气态、液态、固态三种产物的构成特征和变化形式的方法来获得。大多认为，煤的热解是一项自由基演变的过程，如果热解温度达到300℃的时候，会产生自由基，温度提高自由基的密度就会加大，外加自由基控制剂可以有效减弱煤的热分解。三、低变质粉煤热解过程

煤通过在隔绝空气、惰性气体里继续加热到温度较高时，煤里面的有机质会更随温度的提升产生一些物理或化学的反应，裂解成气态、液态、固态的繁琐过程称之为低变质粉煤热解。它的热解过程可以通过构造变换归纳出三种阶段。

1.干燥脱气阶段

在干燥脱气阶段，煤外形一般没有变化，主要靠附着于煤里面的水份分解成水蒸气，也叫做脱水，一般会产生在120℃之前，吸附在煤外表或缝隙里的小分子气体解析出来，一般会在200℃的时候形成，褐煤会在高于200℃时产生脱羧反应，并在300℃前后开始

热解。

2.热分解阶段

在这个阶段时，其特征为活跃分解，主要以解聚和分解反应为主。原料煤里的有机质开始产生剧烈分解，会释放出很多挥发物，很多成分都是焦油，构成半焦。这个温度大约会在450℃左右排出，在450℃至550℃左右时，煤气析出量的状态最高，焦油主要的成分是稠环芳香化合物。

3.热缩聚阶段

这个阶段被称为二次脱气阶段，一般以缩聚反应为主。析出的焦油量很小，有些挥发性组分比如焦油的反应活性比较高。

四、低变质粉煤热解影响因素

1.煤化程度

原煤fcad的含量越大，半焦产量就越大，热解煤气和焦油产量一般同原煤挥发分成分有关，挥发分成分越大，气产量也就越大，并且，由于起始分解温度提高，反应活性就会下降。

2.热解终温

温度是影响低变质粉煤热解特性的关键外因之一，它对生成初次分解产物的反应具有影响，对生成挥发物的二次反应也具有一定的影响。在一定温度范畴里，由于热解温度的提升，热解半焦产量就会降低，干馏气及焦油的产量就会加大。如果温度过高，二次裂解反应速度就会加大，焦油产生裂解造成收率降低，半焦和气体收率提升，并且由于热解终温的不同，干馏气构成会变化而使热值改变。

3.加热速率

低变质粉煤热解的加热速率对于产品的生产率和构成都有影响。随着升温速率的变化，煤气成分也会变化。由于升温速率越高，co2和co的变化范围也会越高。

4.压力

有资料显示，由于压力的加大，热解挥发分产量会随之下降，从而导致半焦产量加大。这主要因为由于压力的加大，挥发份在煤颗粒里的驻留时间会加长，二次反应加大，最终造成焦油聚合成焦炭，导致产率降低。

5.气氛

热解气氛的差别尤其是焦炉气或者合成气气氛下进行热解，让另外几个因素具有各异的作用结果。煤和氢共同热解，经过传质的影响，让所有工艺的参数对热解反应的影响增加，属升温效率对焦油收率的影响最为明显，高压下的缓慢升温可导致转化率及焦油收率共同提升。

五、结束语

煤是我们生活无法离开的物品，通过对低变质粉煤热解过程的不断研究，希望可以让这个地球上的一次性资源能够得到更加合理的提取和利用。参考文献[1]李术元，钱家麟.黄县块状褐煤热解过程的研究[j].燃料化学学报.1992（04）.[2]郭嘉.混煤热解特性及热解机理的研究[j].煤气与热力.1994（03）.