褐煤热解煤气的性质

第36卷第4期个属学圾Vol 36 No 42000年4月ACTA METALLURGICA SINICAApril 2000褐煤热解煤气的性质*金会心王华郭森魁(昆明理工大学冶金系,昆明650093)摘要云南省昭通褐煤在圄定床气化炉内,分别以10,16,36c/min的升温速率连续升温至500℃,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词褐煤,升温速率、热解温度,煤气成分,煤气热值中图法分类号TF055文献标识码A文章编号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云南省地处高原地带,缺油、缺气,但褐媒资源却相1.2实验装置及流程图当丰富,而且分布广泛,全省15个地(州)、市有一百多本实验的主要装置有固定床式气化炉、温度调节器、处褐煤矿点,全省已探明褐煤储量超过154.5×10°七,占冷凝器、空冷器、干燥管、气体分析分析仪等.实验装置云南省煤炭储量的665%.而昭通地区蕴藏着我国南方流程如图1最大的褐煤资源,已探明储量超过80×10°t,占云南省褐煤储量的518%2.昭通褐煤煤层厚、埋藏浅(90%以上剥采比小于2),易于开采,成本低,且具有水分高(大于50%)、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11样品及性质本工作采用的褐煤样品工业分析如下:全水分Wy为6322%,分析基水分W为16.64%,干燥基灰分A8为1396%,可燃基挥发分V为58.20%,低位发热量qbr图1实验装置流程图Fig1 Flow diagram for experimentalment为18532MJ/kg.每次实验用煤量为50g,样品粒径为1- asification furnace2 - thermocouple3 thermograph0300.45mm4-air-cooling implement 5-bottle for liquid6--water-cooling implement 7--filter 8--desiccator*云南省跨世纪青年学术带头人培养基金以及云南省自然科学基金原料媒化炉内,连续升温至970048资助项目500℃中国煤化工解煤气经冷凝系统收到初稿日期:1999-1208,收到修改稿日期:199912-29和干燥CNMHG作者简介:金会心,女,1972年生,硕土生三次实验的升温速率分别为10,16和36℃/min442金属学报36卷2实验结果与讨论22煤气成分分析21产品产率分析分别以10,16和36℃/min的升温速率对煤样加褐煤热解过程产生煤气、半焦、焦油和水分,热解产热,生成的热解煤气成分如表2所示品产率见表1.煤气成分与热解温度的关系曲线见图2.从图可以看丧1产品产率分析出,同一升温速率下,煤气中CO2的含量都随温度的上Table 1 The analysis of productivity of pyrolysis product升而明显下降,400℃以后变化趋势减小并渐趋稳定Number of Heating rateCO和H2含量随温度的升高逐渐增大,其中H2增加的experiment℃/minmass fraction,幅度大;CH4的含量先随温度升高而增大,当温度达到Coke Gas Tar+water定值后便有所下降,如在36℃/min的升温速率下,24.0300℃以前随温度升高其含量增大,300℃以后便有所下降.这一变化趋势可以解释为3,4:褐煤连续升温过程314254中,在约200℃脱水结束,脱水完毕至500℃左右是脱从表1可以看出,随着升温速率的提高,半焦产率、挥发分的主要阶段.由于褐煤分子中含有较多羧基,热解焦油+水的产率下降,煤气产率上升;升温速率相近的反应开始时,主要以脱羧基为主,因此煤气中CO2成分No.1,2产品产率相差不大,而与升温速率较大的No,3较多.随着热解温度的不断升高、开始脱落键能较小的侧产品产率则相差大些链,使之断裂成一些中小分子挥发物而析出,因而CO,表2热解煤气成分分析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中国煤化工1330460-5003.ayHCNMHG1): Cn Hm-gaseous unsaturated hydrocarbon金会心等:褐煤热解煤气的性质443求8681040380420460500102038900d080220260300340380420460500The pyrolysis temperature, t88038巴5595020203030304046050The pyrolysis temperature,C18022026030034038042046(c)1020260300-340380420460500The pyrolysis temperature, c2580220260300340380420460500The pyrolysis temperature, t图2热解温度与煤气成分的关系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体积增加;当热解温度大于300℃后,煤反应以裂解和缩聚反应为主,除继续产生一些CO2,CO和CH4外,H2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Y油蜜下艇沮后樓气成分的关系中国煤化工 rolysis temperaCNMHGs under different大,CO2含量降低,CO含量增大,且升温速率越大,○10℃/min●16℃/min△36℃/minCO2和CO的变化幅度越大.在36℃/min的升温速(a)CO2(b)co (c)H2(d)CH444金属学报36卷率下,400℃以后,CO呈下降趋势.在420℃以前,此热值高;当温度升至400℃以后,煤气成分中H2含量升温速率对H2含量的影响很大,420℃以后,在36℃增加,而CH4含量降低,煤气热值也随之降低,因此要/min的升温速率下,H2含量继续增加,而另外两种升获得高热值煤气,热解温度为350℃比较适宜.从图中三温速率下,H2含量呈下降趋势,如图3c·从图3d中看条曲线变化趋势可以看出,升温速率对煤气热值的影响不出,300℃以后,虽然升温速率不同,但CH4的含量都大开始减少.煤气中烃类气体含量很少,因此热解温度和升3结论温速率对其影响不大23煤气热值(1)昭通褐煤热解温度低,宜采用低温热解工艺生产煤气热值与温度的关系如图4.随温度升高,媒气热低热值煤气值先增大后降低,在300400℃范围内有一最大值.这(2)随着热解温度的不断升高,煤气中CO2的含量是因为在这一范围内,CO,CH4和H2含量都较大,因下降,CO和H2的含量增加,CH4在300-400℃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350℃左右可获得高热值煤气参考文献[1]Zhao J Y, Qiu H W, Zhao Y w, Yin X. Yunnan Coal,(赵家云,邱宏伟,赵跃武,尹承绪.云南煤炭,1996;(2):30)[2]He P. J Kunming Univ Sci Technol, 1996; 23(3):71180220260300340380420460500(何屏.昆明理工大学学报,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图4不同升温速率下热解温度与煤气热值的关系(陈费峰,史明志程达,杜铭华.洁净煤技术,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(郭树才,袁庆春,朱盛维.燃料化学学报,1989;17(1):55)中国煤化工CNMHG