煤拔頭工藝中煙煤快速熱解產物分布的實驗研究.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)境帶來嚴重的污染。與此同時，中國的石油、天然氣資源嚴重匱乏，日益依賴進口。為了高效地綜合利用煤炭資源和緩解中國石油進口壓力，中國科學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現(xiàn)快速熱解。生成的氣相產品在下行床的底部通過快速分離器分離后，進入急冷器進行快速冷卻，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，從而實現(xiàn)“油、煤氣、熱、電”多聯(lián)產。
　　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化學品。
　　首先采用熱重-傅立葉紅外光譜儀聯(lián)用技術研究了鶴崗煙煤

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)產物，在700℃以上仍然有大量CO2和CO產生。
　　然后在噴動載流床反應裝置上進行鶴崗煙煤的快速熱解實驗(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物分布的影響。實驗發(fā)現(xiàn)，鶴崗煙煤在550～

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