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煤热解动力学及其挥发分析出规律的研究

煤热解是煤转化过程中(气化、液化、燃烧)的初始阶段,研究煤的热解对煤的其它转化都有很重要的意义。本论文在煤结构及煤热解的TG/DTA、TG/MS及热解红外光谱的分析基础上,详细考察了九种不同变质程度的煤,以及经过酸洗脱灰,二硫化碳、苯、三氯甲烷、四氢呋喃和吡啶单独抽提和连续抽提方法处理后霍林河和义马煤的热解动力学特征和热解气体逸出规律。主要结论如下:(1)不同变质程度煤的结构特征及热解特性:煤化程度高的煤有较高的芳香氢含量,较高的芳香度;煤化程度高的煤热解失重量相对较小,初始热解温度和最大失重速率温度比煤化程度低的煤较高;随升温速率的增加,各种煤的失重量没有什么变化,但特征点温度都相应升高,最大失重速率也呈线性增加;用一级分段反应模型求得各种煤的动力学参数:表观活化能和频率因子,活化能在无水无灰基碳含量81%左右达到最大,同一升温速率不同温度段活化能与频率因子呈正相关线性关太原理工大学硕士研究生学位论文系;煤化程度高的热效应强度  (本文共149页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国矿业大学(北京)
中国矿业大学(北京)

提质低阶煤热解特性及机理研究

本文阐述了低阶煤热加工提质的重要性,探讨了低阶煤无粘结剂热压成型机理,研究了低阶原煤和型煤的热解规律。结果表明在相同热解条件下,型煤的半焦产率和质量均高于褐煤热解;焦油析出量和煤气热值与褐煤热解相近,但废水量大幅降低;型煤热解煤气量在温度大于550℃时明显高于褐煤。采用Matlab仿真确定了低阶型煤热解煤气量在升温阶段与热解温度呈3-5阶幂函数关系;在保温阶段与时间呈反正切函数关系。采用Coats-Redfern法计算了低阶型煤热解动力学参数,分析了低阶型煤热解机理。得到了型半焦挥发分、机械强度、气化反应性、发热量等性能指标随热解条件的变化规律,确定了型半焦生产的最佳热解温度为750℃。通过在50kg级间歇立式炉上进行的型煤与相似粒度原煤热解实验表明,在相同热解温度下,型煤的热解反应较快,粉焦率大幅降低。  (本文共176页) 本文目录 | 阅读全文>>

太原理工大学
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低阶煤低温热解产物生成特性及机理研究

低阶煤的化学结构中侧链较多,缩合芳环数较少,含氧官能团较多且含有较多的氧桥和氢键,挥发分含量高、含水高、活性强,易自燃、热值低,直接利用(燃烧或气化)效率低,大规模开发利用必须先对其进行加工提质。由于低阶煤分子结构的特点,其基本结构单元周围的侧链、桥键和官能团等不稳定,在加热条件下,这些煤结构中的活性组分单元逐渐裂解,形成气体化合物挥发出去(热解气和焦油),而缩合芳香核部分则互相缩聚形成固体产品(半焦)。采用低阶煤低温热解路线,获得高产率的焦油和煤气,可实现低阶煤的高效利用。目前,关于低阶煤提质利用方面的研究主要集中在加氢液化、挥发份的脱除、热解气中CH4的释放以及热重法分析低阶煤的热解过程等方面,在大量文献工作中,少见有关系统研究低阶煤低温热解提质,特别是系统研究低阶煤低温热解产物生成特性及机理相关的研究报道。开展低阶煤低温热解产物,包括水、焦油、热解气和半焦的生成特性及生成机理系统研究对低阶煤低温热解目标产物的获得和目标污染...  (本文共199页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

准东煤热解过程中碱及碱土金属的影响及挥发行为研究

准东煤是产自我国新疆准格尔盆地东部的一种储量丰富的低阶煤,其显微组分中丝质体和半丝质体的含量极高,且其灰分普遍具有高的碱及碱土金属(AAEM)含量。这两方面的特性必然会对原煤的热解及半焦的气化反应产生显著影响,同时也会影响到准东煤的工业应用。对于低阶煤,AAEM对热解过程具有明显的催化作用,另一方面,热解之后残留在半焦中的AAEM又是半焦气化反应的良好催化剂,它及半焦有机质的化学结构是影响半焦反应性的两个最重要因素。因此,本文针对煤质较为特殊的准东煤的热解特性,特别是热解过程中AAEM物质的催化作用及其迁移行为开展研究,研究成果不仅有助于深入认识AAEM对低阶煤热解反应的影响机理,同时还能够为实现准东煤的大规模高效清洁利用提供有益的参考。煤粉磨制过程中不同组分的选择性富集直接影响了不同粒径样品的化学结构及热解特性。为确定课题整体的取样标准,本文首先以TGA和FT-IR为测试仪器,以特定峰面积之间比值的形式构建了一系列红外结构参数...  (本文共208页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
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基于分子结构的褐煤挥发分释放及氮转化模型的研究

煤的热解是煤利用转化过程的第一步,是洁净煤利用的基础。热解过程对脱挥发分的产率、燃料氮的分配、煤粒的软化和溶胀、烟灰的形成、焦炭的反应性等都有影响。准确理解煤的热解过程对煤的热转化有直接的指导作用,有利于采取措施提高煤在燃烧、气化和液化过程中的利用率,控制污染物生成以提高环境效益。目前,煤热解动力学模型的确定基本都基于实验系统及经验方法,不同文献提供的动力学参数差异较大,对CFD燃烧模拟中选择合适的动力学参数造成了一定的困难。此外,热解过程中氮的分配和转化对燃料型氮氧化物的形成有十分重要的影响,也要求准确地选择热解模型。因此,建立一个通用的有代表性的煤脱挥发分动力学模型一直是被关注的问题。本文利用高温沉降炉,对四种典型褐煤在氮气气氛下进行了高温快速热解的实验研究。考察了温度和停留时间对褐煤热解气、固相产率及主要热解气体成分和产率的影响。四种褐煤高温快速热解过程中随着停留时间、温度的增加,挥发分产率增加,焦炭产率下降,250ms时...  (本文共153页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津商业大学
天津商业大学

生物质热解动力学特性及实验研究

随着经济社会的快速发展和人类日益增长的能源需求,传统的化石能源逐渐显现出明显的弊端,不仅储量有限而且在使用过程中会严重污染环境,因此寻找可替代化石能源的清洁能源成为人类亟需解决的问题。生物质能作为资源储量巨大且几乎可以无限产生的清洁能源逐渐成为替代化石能源的方案,而热裂解是生物质能在利用过程中最主要方法。本文选取四种在中国广泛分布的典型生物质杨木屑、花生壳、芦苇秆和玉米秸秆,首先在单因素下进行了生物质热重实验,通过热重曲线、失重率和特征温度探讨了不同生物质的热解机理;然后采用两种动力学方法CR和FWO法分析热解动力学,建立了四种生物质的热解数学模型;最后在多因素下进行了生物质热解实验并对热解产物进行样貌、成分和产率的分析,为生物质资源的规模化应用提供了理论和技术支持。(1)不同生物质的热解过程基本类似,可分为干燥、预热、挥发分析出和碳化四个阶段,其中挥发分析出阶段是生物质失重的主要阶段,四种生物质中失重最多的是杨木屑。随着升温速...  (本文共84页) 本文目录 | 阅读全文>>

合肥工业大学
合肥工业大学

典型生物质热解动力学行为及SCE算法优化研究

随着社会的不断发展与进步,传统的化石能源因为其储量有限,对环境污染较大等因素,将会逐渐退出人类未来的能源结构。而生物质能作为一个储量巨大,清洁的可再生能源将会扮演越来越重要的角色。其主要成分为C、H和O,N和S的含量极低,保证了能源的清洁与安全。在我国,因为生物质能源转化技术还不成熟,所以大多数是直接燃烧,从而造成利用率较低,而且还造成了严重的大气污染,危害生态环境。生物质热解不仅是一种高效的能源转化方式,而且还是一种在气化、液化与燃烧过程中都会随之发生的现象。为了探究生物质能源热解过程及反应机理,本文针对四种典型的生物质能源材料进行热重实验以及相关的热力学参数分析与优化。百慕大草(草本植物)、大豆秆(秸秆)、椴木(软木)和水曲柳(硬木)作为典型的纤维类生物质能源,其主要成分为半纤维素、纤维素和木质素。本文将这四种生物质能源材料放置在氮气氛围下进行热重实验,随后进行热解动力学研究。在不同升温速率下(10、20、30和40 K/m...  (本文共121页) 本文目录 | 阅读全文>>