我國典型低品質(zhì)煤提質(zhì)利用及分級分質(zhì)多聯(lián)產(chǎn)的基礎(chǔ)研究.pdf

1、我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展提出了對能源需求量的逐年攀升，隨著高品質(zhì)能源的不斷消耗，儲量巨大的低品質(zhì)煤炭資源的開發(fā)和利用成為保障能源持續(xù)供給和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然要求。受制于低品質(zhì)煤的自然缺陷，改性提質(zhì)成為低品質(zhì)煤資源開發(fā)利用的關(guān)鍵技術(shù)。微波和水熱是典型的低品質(zhì)煤樣脫水改性提質(zhì)方法，能夠一定程度上消除低品質(zhì)煤缺陷，提高其能源品位和資源價值，從而彌補(bǔ)高品質(zhì)煤炭資源的不足。
　　基于粉煤鍋爐的以發(fā)電為前提以低品質(zhì)煤提質(zhì)為基礎(chǔ)的煤炭分級分質(zhì)多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是

2、符合我國國情的煤炭利用方式，它基于煤炭具有能源和資源雙重屬性的理念，集合了電力、化工和建材等系統(tǒng)，就煤中不同組分具有的不同能源和資源價值實(shí)現(xiàn)分質(zhì)利用，而根據(jù)煤中不同成分的物質(zhì)屬性和化學(xué)活性給予分級轉(zhuǎn)化，最大限度的提取煤中高附加值的化學(xué)資源，同時實(shí)現(xiàn)電力、化工原料、油氣產(chǎn)品、灰渣綜合利用、污染物減排等多重目的。
　　本文采用微觀分析和宏觀研究相結(jié)合的方法對精心選擇的我國5種典型低品質(zhì)煤進(jìn)行了微波和水熱脫水提質(zhì)，對改性前后煤樣煤質(zhì)組成

3、、微觀形貌、孔隙結(jié)構(gòu)、化學(xué)結(jié)構(gòu)特性等微觀理化性質(zhì)進(jìn)行了深入細(xì)致的研究和分析，著重考察了煤樣改性前后煤階參數(shù)的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)改性后低品質(zhì)煤中水分大幅度降低，熱值升高，致密度增加，孔隙結(jié)構(gòu)擴(kuò)展，活性基團(tuán)分解和轉(zhuǎn)換，凝膠式整體結(jié)構(gòu)被破壞，不穩(wěn)定相組分減少，穩(wěn)定相組分增加，低品質(zhì)煤的煤階在改性后升高。
　　接著采用熱重實(shí)驗(yàn)手段基于熱重曲線，特征參數(shù)和動力學(xué)計算相結(jié)合的分析對改性前后煤樣的宏觀熱解、氣化和燃燒等熱轉(zhuǎn)化過程進(jìn)行了表征和分析，結(jié)

4、果表明微波和水熱改性后，低品質(zhì)煤樣的熱解活性降低，熱穩(wěn)定性增強(qiáng)，熱解反應(yīng)區(qū)間向高溫區(qū)移動，各項(xiàng)熱解性質(zhì)向高階煙煤接近。揮發(fā)份中活性小分子物質(zhì)析出量減少，穩(wěn)定的芳香大分子物質(zhì)的析出量增加。氣化特性上微波和水熱改性后煤樣表現(xiàn)出不同性質(zhì)，微波后的氣化活性上升，而水熱后煤樣的氣化活性降低，與兩種方法改性后煤樣微觀孔隙結(jié)構(gòu)的變化及改性作用機(jī)理不同有關(guān)。同樣由于改性后煤中穩(wěn)定相組分的增加，煤樣煤階的升高，改性煤樣的燃燒反應(yīng)過程向高溫區(qū)推移，各項(xiàng)表征

5、參數(shù)向高階煙煤靠近。
　　本文研究旨在能夠?yàn)槲覈推焚|(zhì)煤炭資源提質(zhì)后的規(guī)模應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過提質(zhì)前后煤樣微觀和宏觀理化性質(zhì)的研究發(fā)現(xiàn)改性后煤樣的缺陷得到改善，品位有所提升，煤階相對升高。雖然由此帶來了煤樣在宏觀熱轉(zhuǎn)化過程中化學(xué)反應(yīng)活性的降低，但是所有的變化都相對有限甚至某些特性比原煤樣活性更高，在改善自身缺陷的同時改性煤樣保持了原煤樣較高的化學(xué)反應(yīng)活性，這對我國儲量豐富的低品質(zhì)煤資源提質(zhì)及規(guī)模利用具有重要意義。
　　最后

6、在低品質(zhì)煤提質(zhì)及微觀和宏觀理化性質(zhì)分析的基礎(chǔ)上采用理論熱力計算和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)手段相結(jié)合的方法對基于低品質(zhì)煤提質(zhì)為基礎(chǔ)的粉煤分級分質(zhì)多聯(lián)產(chǎn)利用系統(tǒng)進(jìn)行了初步研究和分析。結(jié)果表明，熱力計算從整體上驗(yàn)證了系統(tǒng)流程的可行性，給出了系統(tǒng)中各單元的物質(zhì)流和能量流結(jié)果，建立了系統(tǒng)整體的運(yùn)行結(jié)構(gòu)。初步預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明過高的熱解溫度和過細(xì)的煤樣粒徑不僅能耗大，而且揮發(fā)份的析出量增加有限，但所得半焦的化學(xué)反應(yīng)活性較差，不利于后續(xù)的燃燒發(fā)電。而過低的熱解溫度和過大