云南先鋒褐煤微波熱解耦合氣化氣態(tài)特征的研究.pdf

1、隨著中國優(yōu)質(zhì)煤資源急劇減少，合理利用儲量相對豐富、變質(zhì)程度低的褐煤資源已引起國內(nèi)外廣泛關(guān)注。褐煤占世界煤炭儲量的45％，然而，由于其含水量高、熱值低、化學(xué)反應(yīng)性高且易燃等特點(diǎn)，使其作為原料利用受到限制。褐煤熱解和氣化是對褐煤資源分質(zhì)轉(zhuǎn)化利用的有效途徑之一，對緩解能源供應(yīng)緊張，改革我國能源結(jié)構(gòu)具有重要意義。與傳統(tǒng)加熱方式相比，微波加熱具有高效快速、選擇性加熱、節(jié)能、易控制和無污染等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于各種科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域。本文使用微波

2、加熱的方式，對云南先鋒褐煤的熱解特性進(jìn)行了研究，考察了微波攪拌器、微波功率、煤焦比和煤樣粒徑對熱解氣的生成速率、產(chǎn)量及含量的影響，以提高褐煤微波熱解制氣效率。同時(shí)將微波加熱和常規(guī)加熱對褐煤熱解的氣態(tài)產(chǎn)物生成特性進(jìn)行對比研究，旨在最大化利用褐煤資源的特點(diǎn)。氣化實(shí)驗(yàn)是以微波熱解汽作為氣化劑，以產(chǎn)物半焦作為原料，通過耦合氣化過程，與常規(guī)氣化方式進(jìn)行對比，考察微波功率、煤汽比和催化劑對氣態(tài)產(chǎn)物有效成分CO、H2、CH4的生成速率、產(chǎn)量及含量的影

3、響，提高褐煤焦微波氣化效率，尋找一種褐煤微波脫水耦合氣化的方法。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴云南先鋒褐煤是典型的低變質(zhì)程度煤種，碳含量低、氧含量高、水分含量高、揮發(fā)分含量高;其分子結(jié)構(gòu)中含有大量含氧官能團(tuán)、不飽和鍵、長鏈支鏈結(jié)構(gòu)以及締合的氫鍵;具有規(guī)整致密的表面結(jié)構(gòu)和大量的孔隙;350～750℃是先鋒褐煤熱解反應(yīng)的主要溫度區(qū)間。⑵褐煤熱解時(shí)，微波功率越大，煤樣升溫速率越大，熱解終溫越高;添加微波攪拌器可以顯著增大熱解氣生成速率和氣

4、態(tài)產(chǎn)物產(chǎn)量;適當(dāng)增大微波功率和褐煤半焦比，減小煤樣粒徑可以加快產(chǎn)氣速率以及氣態(tài)產(chǎn)物產(chǎn)量。當(dāng)?shù)葴責(zé)峤鉁囟?00℃時(shí)，最大產(chǎn)氣速率是1040 ml/min，熱解氣有效成分總產(chǎn)量是3.36 L;當(dāng)微波熱解功率為800W時(shí)，最大產(chǎn)氣速率是2636 ml/min，熱解氣有效成分總產(chǎn)量是7.04 L。在最優(yōu)條件下，微波熱解的最大產(chǎn)氣速率是常規(guī)熱解的2.53倍，熱解氣有效成分總產(chǎn)量是常規(guī)熱解的2.1倍。⑶褐煤焦微波氣化時(shí)，微波功率越大，半焦升溫越快，

5、氣化終溫也越高。增大微波功率，適當(dāng)提高水流量和增加催化劑的添加量均可以提高褐煤焦微波氣化的產(chǎn)氣速率及氣態(tài)產(chǎn)物的產(chǎn)量。當(dāng)微波功率為1000W時(shí)，CO和H2的最大產(chǎn)氣速率分別為984.43、1043.51ml/min，氣態(tài)產(chǎn)物中有效成分的總產(chǎn)量為28.27 L;當(dāng)?shù)葴貧饣瘻囟葹?000℃時(shí)，CO和H2的最大產(chǎn)氣速率分別為746.34、915.05ml/min，氣態(tài)產(chǎn)物中有效成分的總產(chǎn)量為16.97 L。在最優(yōu)條件下，微波氣化的最大產(chǎn)氣速率明