煤拔頭工藝中煙煤快速熱解產(chǎn)物分布的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、中國是以煤為主要能源的國家，煤約占中國能源消耗的70％。在中國，煤炭的80%以上直接用于工業(yè)和民用燃料，其效率低下，且給環(huán)境帶來嚴(yán)重的污染。與此同時，中國的石油、天然氣資源嚴(yán)重匱乏，日益依賴進(jìn)口。為了高效地綜合利用煤炭資源和緩解中國石油進(jìn)口壓力，中國科學(xué)院過程工程研究所提出了“煤拔頭”工藝的概念。該工藝在下行床熱解裝置與循環(huán)流化床燃燒室集成的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。煤粉從下行床的頂部加入，與來自燃燒室的循環(huán)熱灰強(qiáng)烈混合升溫，在常壓、較低溫度(550

2、～700℃)、無氫氣和催化劑存在的情況下實(shí)現(xiàn)快速熱解。生成的氣相產(chǎn)品在下行床的底部通過快速分離器分離后，進(jìn)入急冷器進(jìn)行快速冷卻，得到液體中烴。分離下來的半焦返回循環(huán)流化床中燃燒，可以供熱和發(fā)電，從而實(shí)現(xiàn)“油、煤氣、熱、電”多聯(lián)產(chǎn)。
　　本文通過研究煤的慢速熱解和快速熱解過程，了解拔頭工藝煤的熱解特性，探索煤拔頭工藝合適的工藝參數(shù)，以獲得盡可能多的液體燃料和精細(xì)化學(xué)品。
　　首先采用熱重-傅立葉紅外光譜儀聯(lián)用技術(shù)研究了鶴崗煙煤

3、在升溫速率為30℃/s，終溫為900℃的條件下的熱解過程，重點(diǎn)考察了熱解氣體(包括氣態(tài)焦油)的析出規(guī)律。研究表明，鶴崗煙煤在430～650℃區(qū)間發(fā)生劇烈分解，生成大量CH4、CO2、CO以及其它氣態(tài)產(chǎn)物，在700℃以上仍然有大量CO2和CO產(chǎn)生。
　　然后在噴動載流床反應(yīng)裝置上進(jìn)行鶴崗煙煤的快速熱解實(shí)驗(yàn)(升溫速率為103K/s數(shù)量級，給料率約為4g/min)，考察了熱解溫度對煤的快速熱解產(chǎn)物分布的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鶴崗煙煤在550～

4、700℃溫度范圍內(nèi)快速熱解時，固體產(chǎn)物產(chǎn)率隨熱解溫度遞減，而氣體和液體產(chǎn)物產(chǎn)率隨熱解溫度遞增，氣體產(chǎn)物主要成分為無機(jī)氣體(如H2、CO、CO2)和有機(jī)氣體(如CH4、C2H6、C2H4等氣態(tài)烴類)。在700℃時，液體產(chǎn)物的產(chǎn)率達(dá)到22%(干燥基煤)，總揮發(fā)分與工業(yè)分析揮發(fā)分之比達(dá)到1.14。通過熱重分析方法研究了熱解半焦的燃燒反應(yīng)特性，隨著熱解溫度增加，半焦的燃燒特性呈現(xiàn)下降趨勢。建立了噴動床內(nèi)煤粉顆粒快速熱解模型，從計(jì)算結(jié)果可以看出，