褐煤热解煤气的性质.pdf

第 3 6卷第 4期 2 0 0 0 年4 月 金 属 学 歧 ACTA ME T AL L URGI CA S I NI CA 1 3 6 NO 4 Ap r i l 2 0 0 0 金会心 郭森魁 1 甓 明理士大学冶金系 昆明 6 5 0 0 9 3 7 Q 7 c 摘 要 云南省昭通褐煤在固定床气化炉内 分别以 1 0 1 6 3 6 rai n的升温速率连续升温至5 0 0 对不同热解温度范 围产生的煤气性质进行了分析升温速率和热解温度对煤气的组成和热值都产生一定的影响 关键调褐煤 升温速率 热解温度 煤气戚分 煤气热值 中 圉 法 西 了 赢 I i 丽 下 文 章 编 号 0 4 1 2 1 9 6 1 2 0 0 0 0 4 0 4 4 1 0 4 TH E PYRoI S i S GAS PR0PERTI ES FRoM LI GN I TE J l N Hui x i n WANG Hua G UO S e n k u i Dep a r t me n t of Me t a l l ur gy Ku nmi n g Un i v e r s i t y of S c i e n c e a n d Te c h n ol o g y 1 Kun mi n g 65 00 93 Co r r e s p o n d e n t d I N Hu i x i n T e 1 o 8 7 1 g 8 8 e o 2 0 3 0 3 M a nu s c r l pt r e c e i ve d 1 9 9 1 2 0 8 i n r e vi s ed f o r m 1 9 99 1 2 2 9 A BSTRAC T Z ha o t o ng li g n i t e wa s he a t e d c on t i n uo u s l y t o 5 0 0 o n t h e h e a t i n g r a t e s o f 1 0 1 6 a n d 3 6 ra i n r e s p e c t iv e ly i n a fi x e d b e d f u r n a c e T h e p r o p e r t i e s o f p y r o l y s i s g a s p r o d u c e d i n t he d i r e n t t e mp e r a t u r e r a n g e s a r e a n a l y z e d Th e c o mp o n e n t a n d c a l o r i fi c v a l u e o f g a s a t e i n fl u e n c e d b y t he he a t i ng r a t e an d t h e p y r ol y s i s t e mp e r a t u r e K EY W ORDS l i g n i t e h e a t i n g r a t e p y r o l y s i s t e mp e r a t u r e c o mp o n e n t o f g as c a l o r i fi c v a l u e o f g as 云南省地处高原地带 缺油 缺气 但褐煤资源却相 当丰富 而且分布广泛 全省 1 5个地 州 市有一百多 处褐煤矿点 全省已探明褐煤储量超过 1 5 4 5 1 0 t 占 云南省煤炭储量的 6 6 5 l 而昭通地区蕴藏着我国南方 最大的褐煤资源 已探明储量超过 8 0 x 1 t 占云南省褐 煤储量的5 1 8 昭通褐煤煤层厚 埋藏浅 9 0 以上 剥采比小于 2 易于开采 成本低 且具有水分高 大于 5 0 化学活性高 在加热条件下挥发分易于析出等特 点 适合于热解 气化等工艺对其进行转化利用 1 实验方法 l 1 样品及性质 本工作采用的褐煤样品工业分析如下 全水分 W 为 6 3 2 2 分析基水分 W 为 1 6 6 4 干燥基灰分 A 为 1 3 9 6 可 燃基挥发分V 为5 8 2 0 低位发热量Q lD T 为 1 8 5 3 2 MJ k g 每次实验用 煤量为5 0 g 样品粒径为 0 3 口 4 5 r r I m 云南省畴世纪青年学术带头人培养基金 厦云南省自然科学基金 9 7 0 0 4 8资助项目 收到初稿 日期 1 9 0 9 1 2 0 8 收到修 改稿 日期 1 9 9 9 1 2 2 9 作者简介 盒会心 女 1 9 7 2年生 硬士生 1 2 实验装置及流程圉 本实验的主要装置有固定床式气化炉 温度调节器 玲凝器 空冷器 干燥管 气体分析分析仪等 实验装置 流程如图 1 圈 i实验装 流程圈 Fi g 1 Fl o w di a gr a m for e x pe r i me n t a l e qu i pme nt l a s i fic a t i o n f u r na c e 2 t h e r moc o u pl e 3 t h e r mo g r a p h 4 a j 1 i ng i mpl e me n t 5 bo t t l e f o r l i qu i d 6 一 wa t e 卜 c o l i g i m pl e me nt 7 一 矗l t er 8 d 鹤 i c c o r 原料煤经粉碎筛分后由进料 口加入气化炉内 连续升温至 5 0 0 保持恒温 1 0 mi n 产生的热解煤气经冷凝系统 和干燥 系统后 进行取样分析 三次实 验的升温速率分别为1 0 1 6 和 3 6 m i n 维普资讯 金属学报 3 6 卷 2 实验结果与讨论 2 1产品产率分析 褐煤热解过程产生煤气 半焦 焦油和水分 品产率见表 1 2 2煤气成分分析 分别以 1 0 1 6和 3 6 rai n的升温速率对煤样加 热解产 热 生成的热解煤气成分如表 2所示 衰 1 产品产率分析 Tabl e 1 The an al ys i s o f pr o du c t i vi t y o f p y r o l y s i s pr o du c t 从表 1 可以看出 随着升温速率的提高 半焦产率 焦油 水的产率 下降 煤气产率上升 升温速率相近的 N o 1 2产品产率相差不大 而与升温速率较大的 N o 3 产品产率则相差大些 煤气成分与热解温度的关系曲线见图 2 从图可以看 出 同一升温速率下 煤气中 c O2 的含量都随温度的上 升而明显下降 4 0 0 以后变化趋势减小并渐趋稳定 C O和 H2 含量随温度的升高逐渐增大 其中 H 2 增加的 幅度大 CH4的含量先随温度升高而增大 当温度达到 一 定值后便有所下降 如在 3 6 rai n的升温速率下 3 0 0 以前随温度升高其含量增大 3 0 0 以后便有所 下降这一变化趋势可以解释为 4 J 褐煤连续升温过程 中 在约 2 0 0 脱水结束 脱水完毕至 5 0 0 左右是脱 挥发分的主要阶段 由于褐煤分子中舍有较多羧基 热解 反应开始时 主要以脱羧基为主 因此煤气中 C 0 2成分 较多 随着热解温度的不断升高 开始脱落键能较小的侧 链 使之断裂成一些中小分子挥发物而析出 因而 C O 衰 2热解煤气成分分析 Tabl e 2 The n a l ys i s o f c ompon e n t i n p yr o l ys i s g a s 1 Cn H o u s u n s a t u r a t e d h y a r o c a r b o n 维普资讯 4期 金会心等 褐煤热解煤气的性质 田2 热解温度与牒气成丹的关系 Fi g 2 Th e r e l a t i o n b e t w e e n t h e p y r o l y s i s t e mp e r a t u r e a n d t h e c ompo ne n t of g a s 0 G 0 2 C O H 2 C H 4 B l 0 mi n b 1 6 rai n c 3 6 rai n C H4 和 H 2 体积增加 当热解温度大于 3 0 0 后 煤反 应以裂解和缩聚反应为主 除继续产生一些 C O 2 C O 和 C I 王 4 外 H 2产量仍大幅度增加 不同升温速率下 煤气中同一成分的比较如图 3所 示 从图 3可以看出 同一温度范围内 随升温速率增 大 C 0 2含量降低 C O含量增大 且升温速率越大 C O2 和 C O 的变化幅度越大 在 3 6 mi n的升温速 g 星 差 售 5 詈 墨 呈 r f 5 f 矗 田 3 不同升温速率下热解温度与煤气成分的关系 F g 3 T h e r e l a t bn bet w een t h e p yro l y s i s t e mp e r a t u r e a n d t h e c o m p o ne nt of g a s un d e r di ff er en t he a t i ng r a t 0 l 0 rai n 1 6 mt n 3 6 mi n a C O a b CO c c c H 2 d C H 4 毋 8 c o q 0 E n I宝 毋 c o 弓 0 E呈口 0 维普资讯 4 4 4 金属学报 3 6 率下 4 0 0 以后 CO 呈下降趋势在 4 2 0 以前 升温速率对 H2含量的影响很大 4 2 0 以后 在 3 6 mi n的升温速率下 H 2含量继续增加 而另外两种升 温速率下 H 2含量呈下降趋势 如图 3 c 从图 3 d中看 出 3 0 O 以后 虽然升温速率不同 但 C H 4的含量都 开始减少 煤气中烃类气体含量很少 因此热解温度和升 温速率对其影响不大 2 3煤气热值 煤气热值与温度的关系如图 4 随温度升高 煤气热 值先增大后降低 在 3 0 O 一4 0 0 范围内有一最大值 这 是因为在这一范围内 C O C H 4和 H2 含量都较大 固 童 i 孽 詈 要 崔 8 田 4 不同升温速率下热解温度与煤气热值的关系 Fi g 4 Th e r e l at i on be t we e n t h e p yr olys i s t e mp e r a t ur e an dt he c al o r if i c v al ue o f g a s u nd er d i ff er e nt h e a t i n g r a t e s 0 1 O mh n 1 6 rai n 3 6 mi n 此热值高 当温度升至 4 0 0 以后 煤气成分中 H2含量 增加 而 C H 含量降低 煤气热值也随之降低 因此要 获得高热值煤气 热解温度为 3 5 0 比较适宜 从图中三 条曲线变化趋势可以看出 升温速率对煤气热值的影响不 大 3 结论 1 昭通褐煤热解温度低 宜采用低温热解工艺生产 低热值煤气 2 随着热解温度的不断升高 煤气中 C 0 2的含量 下降 CO 和 H2的含量增加 C H4在 3 0 O 一4 o 0 内 有一最大值 3 升温速率不同 煤气成分不同 4 热解温度在 3 5 0 左右可获得高热值煤气 参考文献 1 Z h a o J Y Q i u HW Z h a oYW Yi nC X Y u r ma n C o a t 1 9 9 6 2 3 0 赵家云 邱宏伟 赵跃武 尹承堵 云南堞炭 1 9 9 6 2 3 0 He P J Ku n r c d n g U t i v t T e c h o l 1 9 9 6 2 3 3 7 1