煤与生物质共热解的协同特性研究 煤与生物质共热解的协同特性研究

煤与生物质共热解的协同特性研究

  • 期刊名字:洁净煤技术
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  • 论文作者:高岩,鲁光辉
  • 作者单位:山西焦煤集团有限责任公司屯兰矿选煤厂,中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院
  • 更新时间:2020-03-24
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论文简介

煤质技术. 中国科技核心期刊矿业类核心期刊J煤与生物质共热解的协同特性研究高岩',鲁光辉2(1.山西焦煤集团有限责任公司屯兰矿选煤厂,山西古交030206;2.中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京100083)摘要:通过对玉米秸秆和平顶山烟煤在不同粒度及升温速率下的热重分析,说明平顶山烟煤和玉米秸秆最大失重率对应的峰值温度分别为500 C和350 C左右,二者热解温差较大,无法形成协同作用;在达到相同失重量的情况下,热解温度越高,其升温速率也越高。在一定升温速率下,随着粒度的变化,五米秸秆的热解温度变化不大,而平项山烟煤的变化相对较大。通过对比实验1(将样品从常温加热至850 C并保温30 min)和实验2(直接放入850 C高温中并保温30 min)的挥发分, 说明实验2的挥发性物质比实验1平均值升高约1. 75% ;随着混合物中煤质量分数的增加,实际挥发物质比理论挥发物质总体有升高趋势,说明生物质的存在对煤的热解有一-定程度的协同作用。关键词:煤;生物质;热解;热重分析;挥发性物质中圈分类号:TD849;TQ530.2文献标识码:A文章编号:1006-6772(2013)03-0053-04Collaborative characteristics of coal and biomass co-pyrolysisGAO Yan' ,LU Guanghui?(1. Tunlan Coal Preparation Plant , Shanxi Coking Coal Group Co. ,Ld. , Gyjao 030206 . China ;2. School of Chmeical and Ervironmenal Engineering , China University of Mining and Technology (Beijing) , Beijing 100083 ,China)Abstract:The thermal gravimetric analysis of corm stalk and Pingdingshan bituminous coal of diferent particle sizeat various heating rate , show that the peak temperature corresponding to the maximum weight loss ratio of corn stalkand bituminous coal is around 350 9 and 500 C , which vary considerably. When the weight loss is same , the higherthe pyrolysis temperature , the greater the heating temperature. At certain heating temperature , with the change ofparticle size , the pyrolysis temperature of cormn stalk vary less , while that of Pingdingshan bituminous coal is just theopposite. The procedure of NO. I experiment is heating samples from normal temperature to 850 C ,then keep warmfor 30 minutes , the procedure of NO. 2 experiment is keeping the samples warm at 850 C for 30 minutes. Investigatethe volatile component of these two experiments. The results show that , the NO. 2 test is about 1. 75 percent higherthan NO.1 test. With the increase of bituminous coal in mixture, the real volatile component is higher thantheoretical value , that means the biomass has cooperative effects on bituminous coal pyrolysis.Key words :bituminous coal ;biomass ;pyrolysis ;thermal gravimetric analysis ; volatile component收稿日期:2013-03-15责任编辑:白娅娜作者简介:高岩( 1986--) ,男,山西汾阳人,选煤助理工程师,2010年毕业于河南理工大学矿物加工工程专业,现从事煤炭分选工作。E-mail: sxfygy258@ 126. com。引用格式:高岩,鲁光辉 煤与生物质共热解的协同特性研究[J].洁净煤技术,2013 ,19(3) :53-56.高岩等:煤与生物质共热解 的协同特性研究5煤质技术体流量为60 mL/min。实验方法为非等温常压热0引言解,实验从常温开始,升温速率分别为30 ,50 K/ min,中国是煤炭资源丰富,石油、天然气较贫乏的终温为900 C。国家,煤炭在国家--次性能源构成和消费结构中一智能箱式高温炉(马弗炉、电阻炉)为北京独创直占到70%以上。中国煤炭的利用主要是直接或科技有限公司生产的DC-B系列,采用4组9段升间接燃烧,利用率低,煤炭资源中高硫、高灰煤比重温程序,自行设定升温过程。设置好程序后,将混大"。煤炭直接燃烧产生的大量SO2,NO,和CO2.合均匀的生物质、煤及其混合物分别做标记后进行气体和烟尘排放到环境中,造成了严重的环境污实验。染(2-5)。生物质是可再生的清洁能源之一,中国的实验1:将样品从常温加热至850C并保温生物质资源生产潜力可达650亿Va,相当于每年化30 min;石资源消耗总量的3倍以上,资源丰富.储量大。。实验2:直接放入850C高温中并保温30min。但中国生物质能利用率低,如秸秆大多在农田里就实验结束后 在干燥条件下冷却至常温并测量其值。地堆放和集中燃烧,不仅污染环境,还造成了能源2实验结果与分析的严重浪费[7-8]。生物质热解是生物质利用的基础,生物质热解可以得到富氢气体,煤与生物质共2.1生物 质与煤的热重分析热解时,生物质热解产生的氢可作为煤热解氢源,玉米秸秆和平顶山烟煤的热重分析如图1同时降低煤热解成本[9-12]。为了实现资源的综合利所示。用,本文以玉米秸秆和平顶山烟煤为原料,采用热由图1可知,玉米秸秆和平顶山烟煤的DTG曲重分析仪和马弗炉分析煤与生物质共热解时是否线在100 C均出现失重峰,且玉米秸秆的峰较大,这具有协同效应。是试样受热时失水的结果,与表1中玉米秸秆的水分较大- -致。玉米秸秆DTC曲线在200~400 C出1实验条件现了比较明显的2个峰,前一个侧峰是肩状峰,由半1.1样品制备纤维素热解形成;后-个较大的峰由纤维素热解形将平顶山烟煤分别用瓷研钵磨碎至0. 147 ~成,试样的大部分失重都发生在该区域,失重率大,0. 075 mm和-0.075 mm;玉米秸秆取自焦作农村,是热解的主要阶段。同样,平顶山烟煤的主要热解自然风干后,分别用瓷研钵磨至0. 250~0. 147 mm温度为400~600C。生物质和煤最大失重率对应和0.147~0.075mm,将玉米坩埚放在马弗炉内加的峰值温度分别为350,500C左右,由此可知,二者热至900C并保温2h,除去杂质避免影响后续实热解温差较大,从热解温度方面看,二者共热解时验。按煤在煤与生物质混合物中质量分数为0,无法形成协同作用。12.5%,25.0%,37.5%,50.0%,62.5%,75.0%,玉米秸秆和平项山烟煤热解时,升温速率和粒87. 5% ,100. 0% ,分别将二者混合均匀。试样工业度对物质热解都有一定程度的影响。当升温速率分析见表1。由30K/min增大到50K/min时,不同粒度的生物表1试样工业分析质和煤达到最大失重速率的温度均有所升高,TG和样品AgFC。dDTG曲线向高温方向移动,即在达到相同失重量的情况下,热解温度越高,其升温速率也越高。在一玉米秸秆68. 246.8617. 36平顶山烟煤0.9727.3713.4258.24定升温速率”下,随着粒度的变化,玉米秸秆的热解温度变化不大,而平顶山烟煤的变化相对较大。不1.2设备及实验方法同的升温速率和粒度能够促进二者在相同条件下热重分析采用德国NETZSCH 公司生产的实现共热解。STA409PC型热重分析仪。样品坩锅由Al2O3 材料.2.2 挥发分分析制成,实验气氛为高纯N2,样品为(15+0.1)mg,气实验1,2所得实验结果分别见表2、表3。54《洁净煤技术)2013年第19卷第3期煤质技术. 中国科技核心期刊矿业类核心期刊J100-- -0.250 -0.147 mm, 10 K/min .- 0.250- 0.147 mm, 30 K/min-0.250-0.147 mm, 10 K/min80-- 0.147-0.075 mm, 10 K/min-10-- 0.250-0.147 mm, 30 K/min- 0.147-0.075 mm, 30 K/mins 60-402020060000600 800温度/Ca)玉米秸秆1009S90--0.147-0.075 mm,30 K/mini 85- --0.147-0.075 mm,e --0.147-0.075 mm,80- 50K/min50 K/min75-0.075 mm, 30 K/min-8- - - 0.075 mm, 30 K/min.-0.075 mm, 50 K/min7040060800温度/C .b)平顶山烟煤图1玉米秸秆和 平顶山烟煤的热重分析表2实验1结果实验编号煤的质量分数/%总质量 1/g总质量2/g减少量/g实际挥发物质/%理论挥发物质/%差值/%030. 392929. 56260. 83082. 1382.1312.530. 970030. 22880. 741273.9775.67-1.7025.028. 328727. 64880. 679968. 8768. 90-0.0337.524.. 344523. 84970. 494849. 3662.30.-12. 9432. 057231. 48340.573857.2155.84 .1.3762.530. 424529. 8824D. 542154. 1649. 224. 9475.029. 572629. 1429.0.429742. 9942. 750.2487.527. 88227. 4916,0. 396639.6236. 043. 58100. 027. 579427. 27760. 301829. 47注:总质量1为加热前试样和坩埚的质量;总质量2为加热后灰分和坩埚的质量;实际挥发物质为实际测定煤和生物质的挥发物质;理论挥发物质是根据煤和生物质的实际挥发物质按照二者比例计算得出。表3实验2结果29. 332428. 49210. 840382. 6912. 529. 526428. 77200. 754475. 3076. 24-0. 9425. 030. 620529.911470.8169. 850.9628. 606627. 97540. 6312.63. 0963. 36-0.2750.030. 109729. 50760.602159. 0657. 351.7162. 529. 522529. 00130. 521252. 1250. 57.30. 903430. 44350. 459945.7044. 13 .1.5730. 763230. 35070. 412540.9337.783. 15100.020. 281119. 96290. 318231.3731. 37高岩等:煤与生物质共热解的协同特性研究5

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