论文部分内容阅读
煤炭是我国的主要能源,而我国煤炭资源主要以低阶煤为主,在低阶煤利用过程中,煤热解技术是清洁、高效利用低阶煤资源并提高其产品附加值的有效方法。煤中有机质主要由C、H、O、N、S五种主要元素组成,其中N和S元素在煤炭利用过程中是产生污染物(NOx、SOx)的来源,因此,很有必要研究煤热解过程中这五种主要元素在热解过程中的迁移情况,更加深入的认识煤热解过程,并有效地控制污染物的释放。本文的主要研究内容和结果如下: (1)在石英管固定床反应器中对神木烟煤进行快速热解实验,研究了热解温度对煤快速热解产物分布及五种主要元素在热解产物中迁移规律的影响。结果表明,在实验温度500~900℃范围内,随热解温度升高,半焦产率下降,气体产率增大,焦油产率先增大后降低,在600℃达到最大值9.2%(ω),热解水收率先增大后略有降低;半焦中C、H、O和N元素迁入量下降,S元素迁入量先降低后略有增大,在700℃达到最小值67.0%;热解气中C、H、O元素迁入量呈现增大的趋势,N和S元素迁入量先增大后减小,分别在800℃和600℃达到最大值28.8%和27.9%;焦油中C、H、O元素迁入量呈现先增大后降低的趋势,均在600℃分别达到最大值9.3%、14.0%和7.2%,N元素和S元素迁入量有缓慢增大的趋势;热解水中H和O元素迁入量先增大后略有降低,在700℃分别达到最大值14.5%和48.5%。此外还对比研究了快速热解和慢速热解过程中产物分布及主要元素迁移规律的异同。 (2)在内构件固定床反应器中研究了热解温度对神木烟煤热解产物分布和煤中五种主要元素在热解产物中分配的影响。研究结果表明,随热解温度升高,半焦产率降低,气体产率增大,焦油产率略有增大,热解水产率略有降低;H2、 CH4、 CO、CO2、C2+C3、HCN、NH3、H2S和COS产率均呈现增大的趋势;半焦中各元素的迁入量均降低,气体中各元素的迁入量均增大,焦油中各元素的迁入量变化不大。 (3)在内构件移动床1000t/a中试实验数据的基础上结合内构件移动床20万t/a示范工程的设计参数,对神木烟煤热解过程中的能量和效率变化进行了计算。结果表明,用热解气燃烧给焦炉供热时,每热解1t煤需要燃烧热解气89.7 m3,煤热解过程的热效率达到93.7%。