勝利褐煤分級及其熱動力學的研究.pdf

1、褐煤是一種復(fù)雜的有機混合物，其各向異性對褐煤熱化學反應(yīng)性影響很大。采用一定的方法使褐煤中結(jié)構(gòu)、性質(zhì)相近的組分富集，并對其化學性能進行研究，有利于了解褐煤的本質(zhì)特性。本文選用勝利褐煤(Shengli簡稱SL)作為研究對象，通過氯化鋅密度分級、顯微組分分級、固有礦物質(zhì)脫除等方法對勝利褐煤進行分級，從而將煤樣富集為結(jié)構(gòu)、性質(zhì)盡可能一致的組分。干基煤及分級后煤樣通過工業(yè)分析、元素分析、SEM、FTIR等方法進行基礎(chǔ)表征；對所分級煤樣進行燃燒、熱

2、解、化學吸附、程序升溫水蒸氣氣化和二氧化碳氣化性能表征；并對煤樣的熱解及燃燒反應(yīng)過程進行動力學分析。
　　實驗結(jié)果表明，氯化鋅分級所得煤樣主要分布在分級密度大于1.5范圍內(nèi)。S1.2-1.3、S1.3-1.4煤樣在熱解過程中最大失重速率分別為1.80、1.69％min-1高于其它煤樣的最大失重速率，而兩者的Tmax分別為430℃、413℃，較其他煤樣略低，說明此兩種煤樣具有較好的熱解性能。S1.2-1.3、S1.3-1.4的可燃指

3、數(shù)分別為1.70、2.21(×104,%min-1℃-2)，綜合燃燒指數(shù)分別為2.78、3.93(×107,%2min-2℃-3)，說明分級密度在1.2-1.4g／cm-3范圍內(nèi)的煤樣具有良好的燃燒性能。在300-500℃溫度區(qū)間內(nèi)，S1.2-1.3、S1.3-1.4的燃燒活化能分別是48.4、45.0kJ／mol-1，低于其它分級樣品。顯微組分分級過程表明勝利褐煤中存在兩種可分離的顯微組分：樹狀和密實狀，此兩種煤樣的表面形貌顯著不同，

4、而且在一定粒徑范圍內(nèi)其外觀形貌不隨粒徑的大小而變化。密實狀煤樣的初始熱解溫度、最大失重溫度分別為274℃、400℃，均小于樹狀相的296℃、445℃；且密實狀煤樣最大失重速率為1.30%min-1，高于樹狀相的1.23，說明密實狀煤樣的熱解性能優(yōu)于樹狀煤樣。樹狀煤樣的可燃指數(shù)和綜合燃燒指數(shù)分別為0.683(×104,%min-1℃-2)、1.31(×107,%2min-2℃-3)，均大于密實狀煤樣的0.466、0.850，說明樹狀煤樣的

5、燃燒性能優(yōu)于密實狀煤樣。
　　固有礦物質(zhì)的存在降低了勝利褐煤熱解性能，有利于其二氧化碳氣化和燃燒；鹽酸洗煤的可燃指數(shù)及綜合燃盡指數(shù)均低于干基煤。當氧氣濃度為5%時，在320-355℃溫區(qū)內(nèi)，干基煤的燃燒活化能為103.7kJ／mol-1；當氧氣濃度為80%時，活化能降至90.8kJ／mol-1。隨著氧氣濃度的提高，鹽酸洗煤樣的可燃指數(shù)從0.288增加到0.451(×104,%min-1℃-2)，燃燒綜合指數(shù)從0.380增加到0.8