神木煤与粘结煤配伍共热解规律及制气化焦特性研究

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根据我国冶金焦供大于需,低阶煤储量大,而粘结煤储量小现状,利用传统炼焦方法配入高比例低阶煤生产气化焦,不仅有利于焦化行业转型发展,而且可实现低阶煤的梯级高效利用,因此开展配入低阶煤生产气化焦的基础研究具有重要意义。本文选取内蒙古乌海的气煤、肥煤、焦煤和陕西神木煤为基本配煤煤种,重点研究神木煤配入比例、热解升温速率对配煤粘结特性、热解特性和气化焦反应性的影响。首先探究了神木煤配比和配煤元素组成对配煤粘结特性的影响,然后研究了神木煤配入比例和热解升温速率对配煤热解特性的影响以及热解动力学,考察了热解活化能,最后研究了热解制得的煤焦的CO2气化反应性。得到的主要结论如下:  (1)神木煤配比和元素组成对配煤粘结特性的影响研究表明,随神木煤配比增加,配煤粘结性能变差,配煤GRI快速下降,并且实验值远低于单种煤加权计算值,而Y值在一定范围内与加和计算值基本重合;配煤O/H比的影响与神木煤比例的影响一致,神木煤对粘结性的影响可归因于煤中氧含量较高的作用;神木煤与气煤、肥煤、焦煤配伍时,当配伍煤的焦炭达到完全融合状态时,神木煤的最大配入比例分别为30%,50%和40%,或配煤Y值大于≥10,焦渣特征指数>4~5。  (2)通过神木煤配入比例和热解升温速率对热解特性的影响和热解动力学研究发现,三种混合煤的TG曲线的实验值与加权计算值均存在一定的差异,均在温度高于500℃时加权值失重率大于实验失重率,即两者表现出不利的相互作用。神木煤分别与气煤、肥煤、焦煤配煤热解失重率均随升温速率的变大而减小,配煤热解过程中对挥发分释放的不利的相互作用越明显。随着升温速率的提高,样品热解的各个特征温度均向高温方向移动,产生热滞后现象,挥发分最大释放速度变大。DAEM模型能够在较宽的温度范围内对神木煤与粘结煤配煤的热解数据进行准确的描述,煤样的热解活化能随着转化率的增大而升高.研究发现配煤的活化能实验值高于神木煤和焦煤的加权计算值,说明两种煤共热解反应受到相互作用,即配煤对挥发分的析出起抑制作用。  (3)配煤焦炭的气化反应性研究表明,热解制得焦炭的CO2气化反应性随着神木煤配入比例的变大而增大,然而,气化反应性的加权计算值均大于实验值,可能为粘结煤与神木煤共热解形成了致密的结构或碳沉积而抑制了神木煤的气化反应性,也使得总反应性降低。热解升温速率仅对神木煤与焦煤配煤焦炭气化反应性有一定影响。
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