印尼褐煤无黏结剂型煤自燃与燃烧特性研究.pdf

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1、第35卷第2期煤炭转化Vo1．35No．22012年4月C0ALC0NVERS10NApr．2012印尼褐煤无黏结剂型煤自燃与燃烧特性研究李先春”余江龙ArashTahmasebi。孟繁锐。韩艳娜)摘要在内辊式高压型煤机上将一种印度尼西亚褐煤压制成高强度的无黏结剂型煤，对其比表面积、孔容积和表面官能团进行分析，测定了型煤的相对着火温度和绝热氧化升温速率，研究了其热解和燃烧行为特性．结果表明，印尼褐煤在干燥和高压成型过程中，发生了孔的收缩和崩塌，特别是微孔收缩程度要更大一些；干燥和成型过程中有羟基、羰

2、基和羧基含氧官能团的分解；经过提质处理后，褐煤的自燃着火倾向降低，热解和燃烧反应性降低．关键词褐煤，无黏结剂型煤，自燃，燃烧特性中图分类号TQ531，TQ534效地利用褐煤资源，系统地研究型煤的自燃和燃烧特0引言性具有重要意义．本实验选取一种印度尼西亚褐煤，褐煤含水量高，反应活性好，长期堆放极易自利用内辊式高压型煤机[7制备出高强度的无黏结剂燃，不适合长途运输．开采后的褐煤放置在空气中很型煤，对其自燃特性和燃烧特性进行了研究，探讨了容易失去水分，干燥后的褐煤重新吸收水分对其自型煤物理和化学结构的变化

3、对其反应活性的影响．燃起着关键的作用．李永昕等研究了凝结热对低1实验部分阶煤低温氧化过程的影响，在26℃时干燥氧气下低阶煤的氧化反应热仅为4．59J／g，而湿氮气下的凝实验选取一种典型的印度尼西亚褐煤，原煤和结热却高达212．96J／g，远远高于同温度条件下的型煤样品的工业分析和元素分析见表1．氧化反应热，与在120℃干燥氧气下低阶煤的氧化表1煤样的工业分析和元素分析(％jTable1Proximateandultimateanalysis反应热(192J／g)相近．因此，在低温情况下空气的ofth

4、ecoalsamples()湿度是影响低阶煤氧化反应及其自燃过程的最重要Proximateanalysis，adUltimateanalysis，daI因素．Karsen等L2研究表明煤的孔结构在氧化过程MAFCCH()NS中起重要作用，其中大孔在煤的氧化行为中占支配Rawcoal24．02．337．136．671．5l4．9422．251．030．24地位．不同干燥方式对褐煤热解和气化反应活性会Briquettel1．36．742．04O．070．394．9223．551．010．24产生一定的影

5、响．[3,43在蒸汽干燥过程中，部分含氧无黏结剂成型实验：将原煤放入滚筒干燥器中，官能团发生分解；当褐煤进行机械热水干燥时，外部在150℃温度下进行干燥后，利用自主开发的高压的压力会导致褐煤孔结构的变化，特别是大孔的崩成型机压制成无黏结剂型煤样品．煤样经小型球磨塌，孔结构和化学结构的变化会降低半焦的反应活机磨成煤粉，然后用振动筛筛分成63m～90m性．为了避免自燃问题，干燥后的褐煤需要通过某种的样品．方式做成型煤，以便于安全运输、储存和使用．褐煤煤粉和半焦样品的比表面积和孔容积分析采用经过高压成型后

6、，其表面会形成一种致密的组织结美国麦克公司的ASP2020物理吸附仪．测量时将构，会阻碍水蒸气和氧气由表面向内部的扩散．Oh—样品真空脱气8h后放在盛有液氮的杜瓦瓶中与仪ki等对高温热水处理和热油提质后的印尼褐煤器分析系统相连，获得在某一压力下样品的吸附量，的自燃和燃烧特性进行了研究，结果表明，提质后印从而得到等温下样品的吸附和脱附曲线，分别采用尼褐煤的比表面积降低，羧基、甲基和羰基官能团减BET和BJH法计算比表面积和孔径分布．_8煤粉少，燃烧特性有所改善，自燃着火特性降低．为了有表面含氧官能团的

7、测量采用wQF一41O型傅立叶*国家自然科学基金面上项目(21176109)．1)博士、副教授；2)教授、博士生导师，辽宁科技大学材冶学院，114051辽宁鞍山；沈阳航空航天大学，110036沈阳；3)博士生；4)助教，辽宁科技大学材冶学院，114051辽宁鞍山收稿日期：2011-11-04；修回日期：2012—02—23第2期李先春等印尼褐煤无黏结剂型煤自燃与燃烧特性研究红外光谱仪(FTIR)，分辨率4cm～．于分子振动光谱．[】在红外区域出现的分子振动光热解实验采用热力工况与煤粉炉相近的高温沉谱

8、，其吸收峰的位置和强度取决于分子中各基团的降炉，实验温度分别为800℃，l000℃，1200℃振动形式和相邻基团的影响．因此，只要掌握了各种和1400℃，煤粉在炉内的停留时间控制在0．4s～基团的振动频率，即吸收峰的位置，以及吸收峰位置0．6s．热解后半焦的燃烧实验采用法国SETARAM移动的规律，即位移规律，就可以进行光谱解析，从公司的SETSYSEvolution1200型热重分析仪，样而确定试样中存在哪些官能团．在一定条件下，还可品质量约为5mg，气体流量为50