一種低變質(zhì)煤微波熱解過(guò)程分析.pdf

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1、第33卷第3期煤炭轉(zhuǎn)化VoI．33No．32010年7月C0AICONVERSIoNJu1．2O10一種低變質(zhì)煤微波熱解過(guò)程分析蘭新哲"裴建軍。’宋永輝。蘇婷摘要微波閃速熱解是低變質(zhì)煤轉(zhuǎn)化的一種新工藝．研究了微波加熱條件下原煤粒度變化對(duì)熱解產(chǎn)品質(zhì)量和收率的影響．結(jié)果表明，微波加熱條件下，10min左右煤料溫度可達(dá)到750℃，22min焦油收率就可達(dá)到12左右，比常規(guī)加熱提高4％；熱解煤氣中氫氣、一氧化碳和甲烷含量大幅度提高；原料煤粒度對(duì)各種產(chǎn)品的收率影響不大．因此該工藝可用于粉煤的快速熱解，為煤氣的進(jìn)一步綜合利用奠定了基礎(chǔ)．關(guān)鍵詞煤，粒度，微波，熱

2、解中圖分類號(hào)TQ53O．2揮發(fā)分煙煤制取焦炭的工藝，主要分析了停留時(shí)間0引言對(duì)焦炭性能的影響規(guī)律，認(rèn)為采用微波進(jìn)行煤的干餾是一種有效的方法；Dominguez等[1lj研究了微波我國(guó)是一個(gè)富煤、缺油、少天然氣的國(guó)家，煤炭加熱條件下咖啡殼熱解產(chǎn)生富氫合成氣的工藝，結(jié)在我國(guó)一次能源中所占的比例高達(dá)75左右，其中果表明微波加熱產(chǎn)生的熱解氣中CO和H的含量低變質(zhì)煤炭資源占煤炭資源的60以上．陜北低變達(dá)到72，要比常規(guī)加熱的高2O左右．西安建筑質(zhì)煤儲(chǔ)量豐富，主要分布在榆林市府谷、神木、榆陽(yáng)、科技大學(xué)陜西省冶金工程技術(shù)研究中心在低變質(zhì)煤橫山、定邊和靖邊等縣(區(qū)

3、)，占陜西省的86．4，占微波熱解方面進(jìn)行了一些初步工作，前期研究結(jié)果全國(guó)的14，具有低灰、低硫、低磷、高發(fā)熱量、高揮表明，通過(guò)微波熱解可以有效提高陜北低變質(zhì)煤低發(fā)分和高化學(xué)活性的特點(diǎn)，特別適合低溫于餾生產(chǎn)溫干餾焦油收率及氣體、固體產(chǎn)品的質(zhì)量．本文主要半焦、焦油和煤氣．目前主要采用內(nèi)熱式低溫干餾工研究了微波加熱條件下陜北低變質(zhì)煤熱解過(guò)程產(chǎn)品藝，其原料為20mm～80mm的塊煤．實(shí)際煤礦生質(zhì)量和收率的變化規(guī)律．產(chǎn)中，滿足要求的塊煤只有30到4O，70左右是粒度小于2Omm的粉煤，不能被有效利用，造成1實(shí)驗(yàn)部分資源的浪費(fèi)．由于采用空氣和煤氣內(nèi)熱式加熱，

4、煤氣中含有40以上的氮?dú)?，氫氣含量?2，甲烷1．1煤樣準(zhǔn)備14，一氧化碳1O左右，導(dǎo)致煤氣熱值較低u]，因此大部分廠家直接排放或燃燒后排放，造成了大氣實(shí)驗(yàn)煤樣為神木堿房溝(JFG)低變質(zhì)煤，經(jīng)自然嚴(yán)重污染；另外，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，目前工藝過(guò)程焦油干燥后，進(jìn)行破碎、篩分，制得粒度分別為<5mm，5mm～10mm，lOmm～15mm，15mm～25mm，回收率偏低，平均只能達(dá)到6～9．以上問(wèn)題是>25mm五種樣品．煤樣的工業(yè)分析和元素分析結(jié)陜北地區(qū)低變質(zhì)煤資源綜合利用過(guò)程中亟待解決的果見(jiàn)表1．關(guān)鍵難題．微波在煤及生物質(zhì)熱解領(lǐng)域的研究已經(jīng)表1煤樣的工業(yè)分析

5、和元素分析(％)有一些報(bào)道．[2-7]Uslu等研究表明，經(jīng)過(guò)微波處Table1Proximateandultimateanalysis理，可將煤中黃鐵礦硫的脫除率提高到55．7；ofcoalsamples()Elharfi等l_9在微波輻射的條件下進(jìn)行油頁(yè)巖的熱解實(shí)驗(yàn)，熱解產(chǎn)生的焦油比常規(guī)加熱獲得的焦油質(zhì)量更好；Lester等口明初步研究了采用微波能加熱高*國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2009BAA20B01)和國(guó)家“973”預(yù)研項(xiàng)目(2009CB226114)．1)教授；z)碩士生；3)副教授，西安建筑科技大學(xué)冶金工程學(xué)院，陜西省冶金工程技術(shù)研究中心

6、，710055西安收稿日期：2O1O—O3—16；修回日期：2O10一O52O16煤炭轉(zhuǎn)化2010年波加熱，在一定時(shí)間間隔選取半焦、煤氣和焦油樣1．2實(shí)驗(yàn)設(shè)備品，稱重計(jì)算失重率，采用化學(xué)分析法對(duì)固體產(chǎn)品進(jìn)實(shí)驗(yàn)研究采用的是家用微波爐自行改裝的微波行元素分析和工業(yè)分析，利用煤氣分析儀測(cè)定煤氣反應(yīng)器，升溫曲線測(cè)定在昆明理工大學(xué)進(jìn)行，煤氣成成分．、g4目分測(cè)定采用武漢四方科技有限責(zé)任公司開(kāi)發(fā)的Gasboard-3100P型便攜式六組分煤氣分析儀．半2結(jié)果與討論焦工業(yè)分析與元素分析在陜西省能源研究所進(jìn)行．1．3實(shí)驗(yàn)方法2．1粒度對(duì)微波熱解產(chǎn)品收率的影響將不同

7、粒度的原料煤各5Og，放人容積為100mL微波加熱時(shí)原煤的升溫曲線及失重曲線見(jiàn)圖1．的石英管中，置于帶有微波加熱的反應(yīng)器中，開(kāi)啟微由圖1a可以看出，采用微波對(duì)低變質(zhì)煤加熱，到芝蚤霎圖1微波加熱時(shí)原煤升溫曲線及失重曲線Fig．1Heatingcurvesandlossofweightcurvesofcoalwithmicrowaveheating10rnin左右煤料溫度就可以上升到750℃以上，完2。2原料粒度對(duì)微波熱解產(chǎn)品質(zhì)量的影響全可以滿足此種煤低溫干餾所需要的溫度．由圖1b可以看出，不同粒度的煤樣失重曲線基本相同，加熱50g原料煤在微波反應(yīng)器中

8、加熱22min，冷卻到12min左右，也就是溫度達(dá)到600℃以上時(shí)，失后取樣對(duì)半焦進(jìn)行工業(yè)分析和元素分析，結(jié)果見(jiàn)表重達(dá)到最