一种低变质煤微波热解过程分析.pdf

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1、第33卷第3期煤炭转化VoI．33No．32010年7月C0AICONVERSIoNJu1．2O10一种低变质煤微波热解过程分析兰新哲"裴建军。’宋永辉。苏婷摘要微波闪速热解是低变质煤转化的一种新工艺．研究了微波加热条件下原煤粒度变化对热解产品质量和收率的影响．结果表明，微波加热条件下，10min左右煤料温度可达到750℃，22min焦油收率就可达到12左右，比常规加热提高4％；热解煤气中氢气、一氧化碳和甲烷含量大幅度提高；原料煤粒度对各种产品的收率影响不大．因此该工艺可用于粉煤的快速热解，为煤气的进一步综合利用奠定了基础．关键词煤，粒度，微波，热

2、解中图分类号TQ53O．2挥发分烟煤制取焦炭的工艺，主要分析了停留时间0引言对焦炭性能的影响规律，认为采用微波进行煤的干馏是一种有效的方法；Dominguez等[1lj研究了微波我国是一个富煤、缺油、少天然气的国家，煤炭加热条件下咖啡壳热解产生富氢合成气的工艺，结在我国一次能源中所占的比例高达75左右，其中果表明微波加热产生的热解气中CO和H的含量低变质煤炭资源占煤炭资源的60以上．陕北低变达到72，要比常规加热的高2O左右．西安建筑质煤储量丰富，主要分布在榆林市府谷、神木、榆阳、科技大学陕西省冶金工程技术研究中心在低变质煤横山、定边和靖边等县(区

3、)，占陕西省的86．4，占微波热解方面进行了一些初步工作，前期研究结果全国的14，具有低灰、低硫、低磷、高发热量、高挥表明，通过微波热解可以有效提高陕北低变质煤低发分和高化学活性的特点，特别适合低温于馏生产温干馏焦油收率及气体、固体产品的质量．本文主要半焦、焦油和煤气．目前主要采用内热式低温干馏工研究了微波加热条件下陕北低变质煤热解过程产品艺，其原料为20mm～80mm的块煤．实际煤矿生质量和收率的变化规律．产中，满足要求的块煤只有30到4O，70左右是粒度小于2Omm的粉煤，不能被有效利用，造成1实验部分资源的浪费．由于采用空气和煤气内热式加热，

4、煤气中含有40以上的氮气，氢气含量为12，甲烷1．1煤样准备14，一氧化碳1O左右，导致煤气热值较低u]，因此大部分厂家直接排放或燃烧后排放，造成了大气实验煤样为神木碱房沟(JFG)低变质煤，经自然严重污染；另外，经过现场调查，目前工艺过程焦油干燥后，进行破碎、筛分，制得粒度分别为<5mm，5mm～10mm，lOmm～15mm，15mm～25mm，回收率偏低，平均只能达到6～9．以上问题是>25mm五种样品．煤样的工业分析和元素分析结陕北地区低变质煤资源综合利用过程中亟待解决的果见表1．关键难题．微波在煤及生物质热解领域的研究已经表1煤样的工业分析

5、和元素分析(％)有一些报道．[2-7]Uslu等研究表明，经过微波处Table1Proximateandultimateanalysis理，可将煤中黄铁矿硫的脱除率提高到55．7；ofcoalsamples()Elharfi等l_9在微波辐射的条件下进行油页岩的热解实验，热解产生的焦油比常规加热获得的焦油质量更好；Lester等口明初步研究了采用微波能加热高*国家科技支撑计划项目(2009BAA20B01)和国家“973”预研项目(2009CB226114)．1)教授；z)硕士生；3)副教授，西安建筑科技大学冶金工程学院，陕西省冶金工程技术研究中心

6、，710055西安收稿日期：2O1O—O3—16；修回日期：2O10一O52O16煤炭转化2010年波加热，在一定时间间隔选取半焦、煤气和焦油样1．2实验设备品，称重计算失重率，采用化学分析法对固体产品进实验研究采用的是家用微波炉自行改装的微波行元素分析和工业分析，利用煤气分析仪测定煤气反应器，升温曲线测定在昆明理工大学进行，煤气成成分．、g4目分测定采用武汉四方科技有限责任公司开发的Gasboard-3100P型便携式六组分煤气分析仪．半2结果与讨论焦工业分析与元素分析在陕西省能源研究所进行．1．3实验方法2．1粒度对微波热解产品收率的影响将不同

7、粒度的原料煤各5Og，放人容积为100mL微波加热时原煤的升温曲线及失重曲线见图1．的石英管中，置于带有微波加热的反应器中，开启微由图1a可以看出，采用微波对低变质煤加热，到芝蚤霎图1微波加热时原煤升温曲线及失重曲线Fig．1Heatingcurvesandlossofweightcurvesofcoalwithmicrowaveheating10rnin左右煤料温度就可以上升到750℃以上，完2。2原料粒度对微波热解产品质量的影响全可以满足此种煤低温干馏所需要的温度．由图1b可以看出，不同粒度的煤样失重曲线基本相同，加热50g原料煤在微波反应器中

8、加热22min，冷却到12min左右，也就是温度达到600℃以上时，失后取样对半焦进行工业分析和元素分析，结果见表重达到最