固體熱載體熱解煤中氮的遷移特性.pdf

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1、第39卷第2期煤炭轉(zhuǎn)化Vol_39No．22016年4月C0ALCONVERSIONApr．2016固體熱載體熱解煤中氮的遷移特性侯建材”曲旋張榮任輝。喬曉娜畢繼誠)摘要在固體熱載體快速熱解裝置上考察了鍋爐循環(huán)灰對內(nèi)蒙古羊市塔煙煤熱解過程中氮的遷移轉(zhuǎn)化特性的影響．結(jié)果表明，在考察溫度(530℃～660℃)內(nèi)，在氣相氮中僅含有HCN和NHs，無Nz產(chǎn)生．循環(huán)灰對煤結(jié)構(gòu)及焦油分子中氮雜環(huán)的裂解沒有催化作用，與惰性石英砂作為熱載體的實驗結(jié)果相比，熱解溫度600℃時，循環(huán)灰作為熱載體使氣相中HCN—N和NH3-N的

2、產(chǎn)率分別降低了24．53和29．86．并通過向惰性石英砂中添加堿性礦物質(zhì)對循環(huán)灰中影響煤熱解過程中氣相氮釋放的主要物質(zhì)進行了考察．關鍵詞快速熱解，固體熱載體，循環(huán)灰，氮中圖分類號TQ530．2K0H和Ca(OH)。均可以促進NH。的生成，同時0引言對HCN的形成有抑制作用，認為NH。部分來自HCN，但主要來自于焦油的二次裂解．本實驗以內(nèi)煤燃燒一熱解多聯(lián)供技術是提高煤炭利用效率蒙古羊市塔煙煤為原料，取自真實循環(huán)流化床鍋爐的有效方式之一，其依據(jù)煤本身的結(jié)構(gòu)特點，采用分的循環(huán)灰為熱載體，模擬多聯(lián)供工藝中的低溫干餾

3、級轉(zhuǎn)化的思想，將循環(huán)流化床燃燒和煤的低溫干餾過程，考察了循環(huán)灰對煤中氮遷移的影響，并利用模技術進行有機的耦合，在一套系統(tǒng)中實現(xiàn)熱、電、油擬熱載體，采取對比的方法對循環(huán)灰中影響煤中氮和氣的多聯(lián)供．該技術目前已完成了中試驗證[133，遷移的主要成分進行了研究．然而隨著國家對環(huán)保要求的日趨嚴格，明確過程中污染物的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，對其進一步工業(yè)化具有重1實驗部分要的意義．煤中主要的污染元素是硫和氮，課題組前期已對煤燃燒一熱解多聯(lián)供過程中硫的遷移轉(zhuǎn)化進1．1原料行了系統(tǒng)的研究_4]，接下來煤中氮的遷移轉(zhuǎn)化特性將成為多聯(lián)

4、供研究的重點．關于煤中氮在熱轉(zhuǎn)化過選用內(nèi)蒙古羊市塔煙煤為原料，將其破碎至程中的遷移特性，前人已進行了大量的研究．sOL—0．9iwlm~2．0mlTl，105℃烘干4h后存于干燥器內(nèi)oMONetal_6認為初始熱解階段，氮主要以焦油氮備用，煤樣的工業(yè)分析和元素分析結(jié)果見表1．實驗的形式存在，且焦油中氮的形態(tài)與原煤中氮的存在所用熱載體取自內(nèi)蒙古某發(fā)電廠的75t／h的循環(huán)形態(tài)一致．KAMBARAetal[7對煤中氮的形態(tài)及其流化床(CFB)鍋爐，利用XRF進行灰成分分析，結(jié)隨溫度的變化規(guī)律進行了研究，并與氣相氮

5、的釋放果見表2．另外，為了考察熱載體循環(huán)灰對煤中氮在量進行了關聯(lián)．鞠付棟等]的研究表明，煤的變質(zhì)程熱解過程中釋放特性的影響，惰性熱載體石英砂及度對熱解過程中HCN的釋放影響較大，而對NH。石英砂與堿性礦物質(zhì)的混合物也被作為熱載體使用．表1實驗用煤的工業(yè)分析和元素分析的釋放影響較小，認為揮發(fā)分的熱裂解是煤熱解過Table1Proximateandultimateanalysisofthesample程中HCN產(chǎn)生的主要來源．常麗萍等_g發(fā)現(xiàn)，煤在Proximateanalysis(ad)

6、Ultimatean

7、alysis(d)Ⅷ

8、％脫除礦物質(zhì)后，NH。生成量降低．FRIEBELetal_】。。MAVFCCHNSn*認為原煤中的礦物質(zhì)對脫揮發(fā)分過程和氨氣的形成途徑均有影響．OHTSUKAetal口發(fā)現(xiàn)NaOH，1)碩士生，中國科學院山西煤炭化學研究所煤轉(zhuǎn)化國家重點實驗室，030001太原；中國科學院大學，100049北京；2)博士、副研究員；3)實驗師；4)研究實習員；5)博士、研究員，中國科學院山西煤炭化學研究所煤轉(zhuǎn)化國家重點實驗室，030001太原收稿日期：2015—04—23；修回日期：2015—07—16

9、煤炭轉(zhuǎn)化用氣相色譜法對其組成進行分析，吹掃氣氣量和進入氣袋的氣量均由流量計計量．2b一一實驗結(jié)束后，從冷凝系統(tǒng)中收集得到焦油和水(一九一眄的混合物，使用分液漏斗分離出大部分的水，殘留的1．2實驗裝置水和焦油一起用四氫呋喃清洗至蒸餾瓶中，然后向分灰循環(huán)h叭。l『=jl=_一溶液中加入過量的NaSO，隔夜靜置，待NaSO實驗所用固體熱載體快速熱解裝置見圖1．該將水吸收后過濾即得到四氫呋喃可溶物，70℃旋轉(zhuǎn)裝置主要由煤斗、灰斗、物料混合區(qū)、熱解反應區(qū)和蒸發(fā)，殘留液為焦油濃縮物，濃縮物在4O℃真空干冷凝部分組成．實

10、驗裝置總高為3．5m，除冷凝部分燥箱內(nèi)4h后取出即認為是焦油．半焦產(chǎn)品由排料為玻璃制品，其余均為不銹鋼材料．灰斗和反應器的罐中含有熱載體的混合物中篩分得到．焦油和水的果B—外壁均設有電加熱設備．質(zhì)量由反應前后冷凝系統(tǒng)的質(zhì)量差得到，半焦質(zhì)量由排料罐內(nèi)總質(zhì)量減去熱載體質(zhì)量得到．實驗過程中的物料平衡為97．6～99．4．1．4產(chǎn)物分析煤熱解后可得到半焦、焦油、氣體和水，煤中氮在熱解過程中也遷移至各產(chǎn)物中，由于熱解實驗用