第36卷第4期個屬學(xué)圾Vol 36 No 42000年4月ACTA METALLURGICA SINICAApril 2000褐煤熱解煤氣的性質(zhì)*金會心王華郭森魁(昆明理工大學(xué)冶金系,昆明650093)摘要云南省昭通褐煤在圄定床氣化爐內(nèi),分別以10,16,36c/min的升溫速率連續(xù)升溫至500℃,對不同熱解溫度范圍產(chǎn)生的煤氣性質(zhì)進(jìn)行了分析.升溫速率和熱解溫度對煤氣的組成和熱值都產(chǎn)生一定的影響關(guān)鍵詞褐煤,升溫速率、熱解溫度,煤氣成分,煤氣熱值中圖法分類號TF055文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0412-1961(2000040441-0THE PYROLYSIS GAS PROPERTIES FROM LIGNITEJIN Huirin, WANG Hua, GUO SenhuiDepartment of Metallurgy, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093Correspondent: JIN Huizin, Tel:(0871)98800-803093Manuscript received 1999-12-08, in revised form 1999-12-29ABSTRACt Zhaotong lignite was heated continuously to 500 c on the heating rates of 10, 16and 36 C/min respectively in a fixed bed furnace. The properties of pyrolysis gas produced in thedifferent temperature ranges are analyzed. The component and calorific value of gas are infuenced bythe heating rate and the pyrolysis temperature.KEY WORDS lignite, heating rate, pyrolysis temperature, component of gas, calorific value of gas云南省地處高原地帶,缺油、缺氣,但褐媒資源卻相1.2實驗裝置及流程圖當(dāng)豐富,而且分布廣泛,全省15個地(州)、市有一百多本實驗的主要裝置有固定床式氣化爐、溫度調(diào)節(jié)器、處褐煤礦點,全省已探明褐煤儲量超過154.5×10°七,占冷凝器、空冷器、干燥管、氣體分析分析儀等.實驗裝置云南省煤炭儲量的665%.而昭通地區(qū)蘊藏著我國南方流程如圖1最大的褐煤資源,已探明儲量超過80×10°t,占云南省褐煤儲量的518%2.昭通褐煤煤層厚、埋藏淺(90%以上剝采比小于2),易于開采,成本低,且具有水分高(大于50%)、化學(xué)活性高、在加熱條件下?lián)]發(fā)分易于析出等特點,適合于熱解、氣化等工藝對其進(jìn)行轉(zhuǎn)化利用1實驗方法11樣品及性質(zhì)本工作采用的褐煤樣品工業(yè)分析如下:全水分Wy為6322%,分析基水分W為16.64%,干燥基灰分A8為1396%,可燃基揮發(fā)分V為58.20%,低位發(fā)熱量qbr圖1實驗裝置流程圖Fig1 Flow diagram for experimentalment為18532MJ/kg.每次實驗用煤量為50g,樣品粒徑為1- asification furnace2 - thermocouple3 thermograph0300.45mm4-air-cooling implement 5-bottle for liquid6--water-cooling implement 7--filter 8--desiccator*云南省跨世紀(jì)青年學(xué)術(shù)帶頭人培養(yǎng)基金以及云南省自然科學(xué)基金原料媒化爐內(nèi),連續(xù)升溫至970048資助項目500℃中國煤化工解煤氣經(jīng)冷凝系統(tǒng)收到初稿日期:1999-1208,收到修改稿日期:199912-29和干燥CNMHG作者簡介:金會心,女,1972年生,碩土生三次實驗的升溫速率分別為10,16和36℃/min442金屬學(xué)報36卷2實驗結(jié)果與討論22煤氣成分分析21產(chǎn)品產(chǎn)率分析分別以10,16和36℃/min的升溫速率對煤樣加褐煤熱解過程產(chǎn)生煤氣、半焦、焦油和水分,熱解產(chǎn)熱,生成的熱解煤氣成分如表2所示品產(chǎn)率見表1.煤氣成分與熱解溫度的關(guān)系曲線見圖2.從圖可以看喪1產(chǎn)品產(chǎn)率分析出,同一升溫速率下,煤氣中CO2的含量都隨溫度的上Table 1 The analysis of productivity of pyrolysis product升而明顯下降,400℃以后變化趨勢減小并漸趨穩(wěn)定Number of Heating rateCO和H2含量隨溫度的升高逐漸增大,其中H2增加的experiment℃/minmass fraction,幅度大;CH4的含量先隨溫度升高而增大,當(dāng)溫度達(dá)到Coke Gas Tar+water定值后便有所下降,如在36℃/min的升溫速率下,24.0300℃以前隨溫度升高其含量增大,300℃以后便有所下降.這一變化趨勢可以解釋為3,4:褐煤連續(xù)升溫過程314254中,在約200℃脫水結(jié)束,脫水完畢至500℃左右是脫從表1可以看出,隨著升溫速率的提高,半焦產(chǎn)率、揮發(fā)分的主要階段.由于褐煤分子中含有較多羧基,熱解焦油+水的產(chǎn)率下降,煤氣產(chǎn)率上升;升溫速率相近的反應(yīng)開始時,主要以脫羧基為主,因此煤氣中CO2成分No.1,2產(chǎn)品產(chǎn)率相差不大,而與升溫速率較大的No,3較多.隨著熱解溫度的不斷升高、開始脫落鍵能較小的側(cè)產(chǎn)品產(chǎn)率則相差大些鏈,使之?dāng)嗔殉梢恍┲行》肿訐]發(fā)物而析出,因而CO,表2熱解煤氣成分分析Table 2 The analysis of component in pyrolysis gasRange ofContent of gasCalorificC/mintemperaturevolume fraction,value of gasCnMi180-2205110.16220-26011322917.532319113.28300-34018.8816.313.61340-38051.925252.613.61460-50013.2118022023,312.7950220-26041,416.7260-30017.533.430034042.218.8340-38050.6380-42052.814.7420-46052.16460-50011,443.616.127310.0014213.10340-38148952.2299中國煤化工1330460-5003.ayHCNMHG1): Cn Hm-gaseous unsaturated hydrocarbon金會心等:褐煤熱解煤氣的性質(zhì)443求8681040380420460500102038900d080220260300340380420460500The pyrolysis temperature, t88038巴5595020203030304046050The pyrolysis temperature,C18022026030034038042046(c)1020260300-340380420460500The pyrolysis temperature, c2580220260300340380420460500The pyrolysis temperature, t圖2熱解溫度與煤氣成分的關(guān)系15Fig.2 The relation between the pyrolysis temperature and theomponent of gas10○co●co◇H2△CH(a)10℃/min(b)16℃/min(c)36℃/minCH4和H2體積增加;當(dāng)熱解溫度大于300℃后,煤反應(yīng)以裂解和縮聚反應(yīng)為主,除繼續(xù)產(chǎn)生一些CO2,CO和CH4外,H2產(chǎn)量仍大幅度增加不同升溫速率下,煤氣中同一成分的比較如圖3所示.從圖3可以看出,同一溫度范圍內(nèi),隨升溫速率增Y油蜜下艇沮后樓氣成分的關(guān)系中國煤化工 rolysis temperaCNMHGs under different大,CO2含量降低,CO含量增大,且升溫速率越大,○10℃/min●16℃/min△36℃/minCO2和CO的變化幅度越大.在36℃/min的升溫速(a)CO2(b)co (c)H2(d)CH444金屬學(xué)報36卷率下,400℃以后,CO呈下降趨勢.在420℃以前,此熱值高;當(dāng)溫度升至400℃以后,煤氣成分中H2含量升溫速率對H2含量的影響很大,420℃以后,在36℃增加,而CH4含量降低,煤氣熱值也隨之降低,因此要/min的升溫速率下,H2含量繼續(xù)增加,而另外兩種升獲得高熱值煤氣,熱解溫度為350℃比較適宜.從圖中三溫速率下,H2含量呈下降趨勢,如圖3c·從圖3d中看條曲線變化趨勢可以看出,升溫速率對煤氣熱值的影響不出,300℃以后,雖然升溫速率不同,但CH4的含量都大開始減少.煤氣中烴類氣體含量很少,因此熱解溫度和升3結(jié)論溫速率對其影響不大23煤氣熱值(1)昭通褐煤熱解溫度低,宜采用低溫?zé)峤夤に嚿a(chǎn)煤氣熱值與溫度的關(guān)系如圖4.隨溫度升高,媒氣熱低熱值煤氣值先增大后降低,在300400℃范圍內(nèi)有一最大值.這(2)隨著熱解溫度的不斷升高,煤氣中CO2的含量是因為在這一范圍內(nèi),CO,CH4和H2含量都較大,因下降,CO和H2的含量增加,CH4在300-400℃內(nèi)有一最大值(3)升溫速率不同,煤氣成分不同(4)熱解溫度在350℃左右可獲得高熱值煤氣參考文獻(xiàn)[1]Zhao J Y, Qiu H W, Zhao Y w, Yin X. Yunnan Coal,(趙家云,邱宏偉,趙躍武,尹承緒.云南煤炭,1996;(2):30)[2]He P. J Kunming Univ Sci Technol, 1996; 23(3):71180220260300340380420460500(何屏.昆明理工大學(xué)學(xué)報,1996;23(3):71)The pyrolysis temperature, t[3] Chen G F, Shi M Z, Cheng D, Du M H. Technol Cleanoal,1997;3(1):28圖4不同升溫速率下熱解溫度與煤氣熱值的關(guān)系(陳費峰,史明志程達(dá),杜銘華.潔凈煤技術(shù),1993(1)Fig 4 The relation between the pyrolysis tempera-ture and the calorific value of gas under differ-[4 Guo S C, Yuan Q C, Zhu S W.J Fuel Chem Technolo10℃/min●16c/min△36/min(郭樹才,袁慶春,朱盛維.燃料化學(xué)學(xué)報,1989;17(1):55)中國煤化工CNMHG