【摘要】：目前,我國大部分電廠都主動或者被動的以煤炭作為燃料進(jìn)行發(fā)電。富煤、少氣、缺油是我國主要的能源結(jié)構(gòu),煤炭作為我過能源中的主要組成部分,對其有效利用就顯得至關(guān)重要。對煤炭熱解技術(shù)的研究,有利于提高原料適應(yīng)性、對低階褐煤的分質(zhì)利用都有著重要的意義。煤熱解所制得的氣、液、固態(tài)產(chǎn)品,經(jīng)過進(jìn)一步加工利用可以得到高附加值產(chǎn)品。針對這一情況,本文研究了煤粉熱解特性及熱解過程中氣相物質(zhì)的釋放規(guī)律,對其進(jìn)行了一些基礎(chǔ)性的研究。首先,本文采用TG-FTIR熱重紅外聯(lián)用儀中的TG熱重分析儀對不同升溫速度下的四種煙煤及一種褐煤進(jìn)行煤粉熱解失重過程實驗,研究不同升溫速度與不同煤種對煤粉熱解失重過程的影響規(guī)律,并通過計算反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)從熱解理論上研究煤粉熱解特性,為實驗結(jié)論提供一定的理論依據(jù)。其次,本文比較了五種常用的煤粉熱解動力學(xué)模型,并通過在N_2環(huán)境中對神華煙煤與印尼褐煤的熱解實驗進(jìn)行分析,采用Hooke-Jeeves優(yōu)化方法計算了5種熱解模型的熱解動力學(xué)參數(shù),比較五種熱解模型在四種升溫速度下的模擬結(jié)果,得出各模型的優(yōu)缺點。最終,本文采用Curie-point反應(yīng)器與氣相色譜聯(lián)用分析儀,利用快速熱解法(CPP-GC法),通過對快速熱解終溫的改變,研究并分析了煤粉快速熱解過程中產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物釋放規(guī)律,主要集中于對其氣體產(chǎn)率及氣相產(chǎn)物的組成部分進(jìn)行分析,并與常規(guī)熱解方法(TG-FTIR法)中測得的氣體產(chǎn)率進(jìn)行對比分析,得出兩種熱解方法中溫度對氣相產(chǎn)物釋放規(guī)律的影響。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ530.2
【圖文】：

華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文與研究。本文著重研究煤粉熱解過程中隨溫度升高的煤粉失重情況，并對實驗結(jié)果進(jìn)反應(yīng)動力學(xué)分析，從理論上研究煤粉熱解特性；基于此研究，選取五種常用的熱動力學(xué)模型，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行求解，分析得到五種熱解動力學(xué)模型的缺點；其次，最終，采用熱重紅外聯(lián)用儀與居里點氣相色譜聯(lián)用儀，對實驗煤種別進(jìn)行常規(guī)升溫速度下的熱解與快速熱解實驗，實時監(jiān)測兩種熱解過程中氣相產(chǎn)的組成成分及氣體產(chǎn)率，得到煤粉熱解過程中氣相產(chǎn)物釋放規(guī)律，并且將兩種熱方法進(jìn)行對比，找出煤粉快速熱解過程中氣體產(chǎn)率與常規(guī)熱解方法中氣體產(chǎn)率的別。為今后煤粉熱解過程提供一定的理論依據(jù)。

圖 3-2 不同煤種的 TG、DTG 曲線由圖 3-2 可知，無論升溫速度發(fā)生怎樣改變，各煤粉 TG 曲線重合度較高，形狀基本相同，但升溫速度對各煤樣熱解失重過程的影響程度不同，同樣升溫速度由5℃/min 提高至 10℃/min，對于印尼煤種的影響程度明顯小于其他煤種影響程度；揮發(fā)分初析溫度 Ts與燃盡溫度 Tf隨升溫速度升高均向高溫側(cè)發(fā)生輕微移動，且在由 DTG 曲線可以看出，提高升溫速度，導(dǎo)致 DTG 曲線最大峰峰值下移明顯，說明揮發(fā)分最大釋放速度即最大失重速度明顯增大，且峰值出現(xiàn)時刻對應(yīng)溫度有輕微右移，即 Tmax出現(xiàn)輕微增大。這可能是因為，當(dāng)熱解終溫相同時，提高升溫速度，由于煤粉實驗樣品與測量點之間存在傳熱溫差與溫度梯度的影響，會導(dǎo)致煤粉熱解過程中產(chǎn)生熱滯后現(xiàn)象[35]，但由實驗結(jié)果表明，熱滯后現(xiàn)象存在但不明顯，不足以改變實驗結(jié)果，因此升溫速度對實驗結(jié)果的偏差影響可以忽略不計。相比相同溫度時刻對應(yīng)的不同升溫速度下各煤種熱解 TG 曲線可以發(fā)現(xiàn)，相同溫度時刻低升溫速度工況下失重量更大，說明低升溫速度工況有助于氣相產(chǎn)物的析出，可以保證熱解更完全；這可能是因為在低升溫速度工況下，煤粉在爐內(nèi)停留時間更長，有利于煤的結(jié)構(gòu)單元的橋鍵鍛煉與脂肪側(cè)鏈、部分含氧官能團(tuán)裂解，產(chǎn)生更多的揮發(fā)分產(chǎn)物。

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本文編號：2739034