固體熱載體熱解府谷煙煤的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

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1、第39卷第1期煤炭轉(zhuǎn)化Vol

2、39No．12016年1月C0ALCONVERS10NJan．2016固體熱載體熱解府谷煙煤的實(shí)驗(yàn)研究郭敏”畢繼誠(chéng)摘要以循環(huán)流化床鍋爐的循環(huán)灰為熱載體對(duì)府谷煙煤進(jìn)行了熱解實(shí)驗(yàn)，考察了熱解溫度(470℃～630℃)對(duì)氣液固產(chǎn)物產(chǎn)率和特性的影響，分析了原煤中的硫和氮在氣液固三相產(chǎn)物中的分布．結(jié)果表明，隨熱解溫度的升高，半焦產(chǎn)率降低，煤氣產(chǎn)率從0．97增加到5．44，焦油產(chǎn)率從1．96增加到8．07；焦油中的輕油含量占8O(質(zhì)量分?jǐn)?shù))以上，隨熱解溫度的升高而降低．半焦的灰熔點(diǎn)在1000℃以上．原煤經(jīng)過(guò)熱解后半焦中的硫含量可降到原煤中硫含量

3、的7O％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))左右，氮含量可降到原煤中氮含量的9O左右．關(guān)鍵詞府谷煙煤，熱解，固體熱載體，硫氮分布中圖分類(lèi)號(hào)TQ53O．2返回到CFB鍋爐燃燒，是否對(duì)燃燒產(chǎn)生影響關(guān)系到0引言多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)，因此，了解其作為燃料的特性我國(guó)煤炭的主要利用方式是直接燃燒發(fā)電，不至關(guān)重要．另外，煤中的硫和氮是造成環(huán)境污染的最僅浪費(fèi)了煤中寶貴的烴類(lèi)資源，而且造成了嚴(yán)重的主要因素，煤先經(jīng)過(guò)熱解能夠脫除一部分硫和氮，不環(huán)境污染．為了改變傳統(tǒng)燃燒技術(shù)效率較低的狀況，僅會(huì)降低鍋爐的脫硫脫氮負(fù)荷，而且能夠改善環(huán)境，近年來(lái)開(kāi)發(fā)了循環(huán)流化床燃燒技術(shù)，燃燒效率可達(dá)因此，對(duì)硫和氮在熱解過(guò)程中的分

4、布的研究甚為重到95以上．在循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的基礎(chǔ)上又開(kāi)要．IS6]本研究自行設(shè)計(jì)了一套模擬多聯(lián)供系統(tǒng)中的發(fā)了多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，這種技術(shù)是以CFB鍋爐的高溫循熱解段的實(shí)驗(yàn)裝置，以府谷煙煤為原料，考察了不同環(huán)灰為熱源，將原煤熱解，煤中的揮發(fā)分析出得到高熱解溫度下氣液固產(chǎn)物的特性和半焦作為燃料的特附加值的煤氣和焦油，熱解后的半焦返回到CFB鍋性，以及原煤中的硫和氮在氣液固產(chǎn)物中的分布特爐燃燒用來(lái)發(fā)電或供熱，從而達(dá)到熱、電、煤氣和焦性，為CFB燃燒／煤熱解多聯(lián)產(chǎn)的工藝過(guò)程提供油的多聯(lián)產(chǎn)，提高煤的利用效率，實(shí)現(xiàn)煤的梯級(jí)利參考．用．該工藝集煤熱解和燃燒分級(jí)轉(zhuǎn)化為一體，作為一1

5、實(shí)驗(yàn)部分種煤炭高效清潔利用的方式日益受到重視．_]對(duì)于這樣一個(gè)燃燒／熱解的耦合過(guò)程，熱解煤氣和焦油的1．1實(shí)驗(yàn)物料合理加工利用將會(huì)提高該工藝的經(jīng)濟(jì)性和競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)驗(yàn)用煤為府谷煙煤，粒度<4mm，其工業(yè)分因此，需要對(duì)煤氣和焦油的特性進(jìn)行分析．熱解半焦析和元素分析結(jié)果見(jiàn)表1．實(shí)驗(yàn)用固體熱載體為循表1府谷煤的工業(yè)分析和元素分析Table1ProximateandultimateanalysisofFugucoal*Bydifference．環(huán)灰(取自中電投霍林河煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司的1．2實(shí)驗(yàn)裝置及流程CFB鍋爐)，其物理性質(zhì)和成分見(jiàn)第27頁(yè)表2．實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)所用裝置為自行

6、設(shè)計(jì)的處理量為100g左前將煤和循環(huán)灰放入烘箱在105℃下至少烘2h，以右的熱解系統(tǒng)，如第27頁(yè)圖1所示，整個(gè)系統(tǒng)主要由六除去其吸附的表面水分．大部分組成：灰罐(60mmX4InIn，長(zhǎng)度為500mm)、1)博士生，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，100049北京；中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所煤轉(zhuǎn)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，030001太原；2)研究員、博士生導(dǎo)師，中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所煤轉(zhuǎn)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，030001太原收稿日期：2015—03—06；修回日期：2015-06—01第1期郭敏等固體熱載體熱解府谷煙煤的實(shí)驗(yàn)研究27煤罐(050mm×4mm，長(zhǎng)度為200ram)、熱

7、解反應(yīng)出，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將THF蒸出，得到焦油；將焦油器(0100mm×4mm，長(zhǎng)度為400mm)、熄焦罐用正己烷進(jìn)行超聲萃取，得到正己烷可溶物，把正己(0147mm×4mm，長(zhǎng)度為1200ram)、冷凝器和溫烷蒸出去得到的油品定義為輕油，正己烷不溶物定度控制臺(tái)．實(shí)驗(yàn)前將烘干的灰加入灰罐中，加熱到設(shè)義為瀝青；然后對(duì)輕油進(jìn)行GC—MS分析，對(duì)其中的定溫度，待溫度達(dá)到設(shè)定值且穩(wěn)定后將煤加入煤罐主要化學(xué)成分進(jìn)行定性定量分析．中．將氮?dú)馔ㄈ朔磻?yīng)系統(tǒng)中，將其中的空氣置換出1．3．3固體分析方法去，使得反應(yīng)系統(tǒng)處于惰性氣氛中．然后將灰罐和煤在多聯(lián)供系統(tǒng)中，熱解得到的半焦將進(jìn)入

8、鍋爐罐的閥門(mén)同時(shí)打開(kāi)使煤和灰同時(shí)進(jìn)入反應(yīng)器中進(jìn)行燃燒，因此，分析了半焦可能對(duì)鍋爐燃燒產(chǎn)生影響的反應(yīng)，記錄溫控臺(tái)上的反應(yīng)溫度．待反應(yīng)10rain左性質(zhì)，如半焦的熱值、半焦灰的灰熔點(diǎn)及灰成分，同右，不再有氣體排出，說(shuō)明反應(yīng)完全．再將反應(yīng)器中時(shí)對(duì)半焦進(jìn)行了元素分析．元素分析采用Variomi—的灰和半焦的混合物排放到封閉的熄焦罐中使之冷crocubecHNS／O元素分析儀(Elementar，Germa-卻，待冷卻到常溫后打開(kāi)熄焦罐下部的閥門(mén)將物料ny)進(jìn)行分析，灰熔點(diǎn)采用5E—AF一3灰熔點(diǎn)分析儀排出．揮發(fā)分進(jìn)入三級(jí)冷凝系統(tǒng)將可凝性氣體冷凝(長(zhǎng)沙開(kāi)元儀器股份有限公司

9、)進(jìn)行測(cè)定，灰成分采為液