科技創(chuàng)業(yè)家2014年03(下)TECHNOLOOICAL PIONEERS學(xué)術(shù)論壇水熱處理對我國典型褐煤氣化特性的影響李建華(雙鴨山龍煤天泰煤化工有限公司黑龍江雙鴨山155113)摘要:選取我們國家主要褐煤的產(chǎn)區(qū)的不同煤階的3種典型的褐煤,用水熱處理的方法對禍煤進行脫水改性并且研究改性前后褐煤的CO2氣體特性的變化。實驗結(jié)果表明，經(jīng)過水熱處理后，褐煤中的所含水分大幅度下降，最高降幅可以達87.31%,固定熱值和碳上升,氧含量明顯下降,褐煤煤階上升,煤階參數(shù)(0/C原子比)下降。水熱處理過程中煤質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜重整可以導(dǎo)致煤焦孔徑向微孔的方向發(fā)展，先降低后增加，而表面積和孔容則呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。煤階的上升和煤質(zhì)結(jié)構(gòu)的深度變化使得改性后的褐煤的氣體特性曲線呈現(xiàn)向高.溫區(qū)的移動，碳轉(zhuǎn)化率達到50%的時候的氣化的溫度上升。動力學(xué)計算的結(jié)果表明，經(jīng)過水熱改性后氣體反應(yīng)活化可以上升，反應(yīng)級數(shù)也發(fā)生變化。。較高的水熱處理終溫和相對較低的原煤煤階都使得水熱脫水改性的效果更為顯著。關(guān)鍵詞:水熬脫水改性 煤氣化 褐煤煤階我們國家煤炭資源的稟賦條件不好，觀特性改變 。煤質(zhì)程度越低、含水量和揮發(fā)大。水熱過程中煤孔隙結(jié)構(gòu)的變化主要受褐煤為主低階隨著開采水平向深部延伸、分 含量越高干基的收率越小,水熱反應(yīng)的以下3種作用 影響:1)改性過程中煤大分子煤炭開采規(guī)模的擴大以及產(chǎn)煤重心的西程度 越深，改性的效果越明顯。隨著水熱終結(jié)構(gòu)中活性較高的羧基 .羥基.羰基等含氧移,我國的煤炭產(chǎn)出中低階煤總量現(xiàn)在不溫的提高,干基的收率明顯降低,說明溫度基團，以及亞甲基、甲氧基等會發(fā)生分解，斷增加。我們針對這些高含水含氧量的低的升高加劇了 固體的樣品的熱分解率,水.從大分子結(jié)構(gòu)脫離,形成CO2.H20.CO、熱值的低階褐煤特點，可以進行大規(guī)模脫熱改性效果也更加顯著。水熱處理改性之CH4、H2等氣體產(chǎn)物,并從低階煤內(nèi)部釋放水改性利用，我國煤炭能源化工業(yè)可持續(xù)后， 煤質(zhì)組成上已經(jīng)發(fā)生了較為明顯的改出來，促進孔隙結(jié)構(gòu)的發(fā)展和豐富,孔隙數(shù)發(fā)展亟待解決的重大的課題。水熱處理變, 原煤和改性煤熱解半焦的各項數(shù)據(jù)變量因此會增加;2)反應(yīng)釜內(nèi)在高溫高壓條件(hydrothermal dewatering, HTD)應(yīng)該是一-化 較小，原因在于相比褐煤在800° C時等溫下，褐煤內(nèi)部毛細管濃縮水,多層、孔隙中種典型的“非蒸發(fā)"(nonevaporative)褐煤脫熱解過程,褐煤水熱處理過程條件相對溫單層吸附水,以及大孔殘留水分會從原煤水的改性方法，煤樣在處于蒸汽壓條件下和(250和300° C),所以水熱過程的影響經(jīng)過內(nèi)部析出,造成內(nèi)部的壓力會小于外在壓和高溫以及飽，褐煤中的水會以液態(tài)形式熱解之 后表現(xiàn)在煤焦上被較大的削弱了。力,同時還受到表面張力和熱力的作用,低排出，從而可以節(jié)省汽化潛熱。同時低階煤但換言之,即使經(jīng)過了較為苛刻的熱解過階煤中孔隙結(jié)構(gòu)將受到破壞或發(fā)生崩塌;3)的內(nèi)部具有親水性的含氧基團會發(fā)生一定程, 某些共性變化趨勢依然可以從中得到，改性過程中還會產(chǎn)生少量的液體的焦油，分解,改性煤重復(fù)吸水能力會大大降低,改如灰分、 固定碳.上升,揮發(fā)分減少,熱值上由于其自身的有機物的性質(zhì),更易與煤表性產(chǎn)品還可以長久保存。Morimoto等在升 ,碳元素含量上升,氧.氫元素含量減少，面親油的位置形成橋鍵連接,其比水容易350°C和18MPa的情況下對澳大利亞褐煤且煤階較低的褐煤(如昭通)變化較煤階高滯留在低階煤的內(nèi)部,從而在.-定的程度進行了水熱處理的研究，得到了褐煤水熱的褐煤(如準(zhǔn)東)明顯。這說明水熱過程所造上可以阻塞了一些孔隙結(jié)構(gòu),并且隨著改處理之后4種形態(tài)的產(chǎn)物,23%的水溶性物成的 影響痕跡仍然被保留了下來且已經(jīng)影性終溫的升高,液體焦油的產(chǎn)量有所增加，質(zhì)，分別是8%的氣體,46%的改性煤以及響到了煤質(zhì)的深層次組成和結(jié)構(gòu)，即使經(jīng)焦油封閉孔的作用也會隨之加強。由于這323%的沉淀物，與原煤相比,改性煤的氧含歷更高的溫度 的熱解過程,煤焦的組成還量和水含量大幅下降。Nonaka等利用水熱是有所差異。 氧元素的變化較其他的各項因此更 加復(fù)雜。在水熱終溫為250° C以下的方法在300* C時對生物質(zhì)和低階煤兩種低還是明顯,這 是因為水熱得過程主要影響時 候，1)起主要作用,所以煤魚的孔隙的結(jié)級的燃料的混合物進行了改性處理,得到的是褐煤的脫水及含氧活性基團的分解與構(gòu)有所發(fā)展，但當(dāng)溫度逐漸升高至300°C的了較好的改性的效果,產(chǎn)物的疏水性增加，轉(zhuǎn)化所致。水熱處理促使含氧活性的結(jié)構(gòu)時候,2)和3)的作用逐漸顯現(xiàn)并且占優(yōu)，所重復(fù)的吸水能力降低，改性煤中熱穩(wěn)定相的分解及不穩(wěn)定相組分向穩(wěn)定相組分的轉(zhuǎn)以煤焦中的孔隙結(jié)構(gòu)又會有所下降。組分相對增加。移,從而實現(xiàn)了對低階褐煤的提質(zhì)改性作熱改性可以大幅度的降低原煤的水分用。參考文獻(Mad和Mar),且原煤的水分含量越大,改善這些發(fā)生在煤焦和煤質(zhì)組成上的變化[1] 張明旭,王龍貴，歐澤深，等.幾種木質(zhì)的效果越就顯著,隨著水熱終溫的進一步都說明了在經(jīng)過水熱脫水改性后的褐煤的素降解菌的篩選及其協(xié)同作用降解煤升高，低階煤中的水分下降，與原煤相比煤組 成和性質(zhì)已然完成了一個不可逆的轉(zhuǎn)炭的研究[J].煤炭學(xué)報,2007, 32(6):中的水分最高降幅可達到87.31%(昭通變，改性前后的褐煤不再是同樣的褐煤，由634- 638. Zhang Mingxu, WangMar)。碳元素、碳含量含量.固定熱值的上他們各 自的熱解所制半焦已經(jīng)在組成、理Longgui ,Ou Zeshen,et al . Selection of升表明褐煤經(jīng)過水熱改性之后能量密度增化性質(zhì) 上已經(jīng)有了差別，這種差別正是水several degradation lignin funguns and加，結(jié)構(gòu)可以變得致密和緊湊。氧含量下熱處理過程 在煤深層結(jié)構(gòu).上的改變及煤階theexperimental study of their降,煤階參數(shù)(氧碳原子比AO/C)會呈現(xiàn)下的改性 上所留下痕跡的形成必然結(jié)果。此coopporation tobiodegradation of coal降的趨勢,并隨著水熱改性終溫的提高而外可以看出隨 著水熱處理溫度的升高,改[].Journal of China Coal Society ,2007,降低，說明水熱改性可以提高煤階,并且改性效果 都略有增強,這一-點與原煤煤質(zhì)分32(6):634- 638(in Chinese).性終溫越高,煤階提高的效果越顯著。另外析的結(jié)果一 致 。2.2脫水改性對褐煤孔隙結(jié)[2] 周永剛,李培,楊建國,等.褐煤中不同所選3種褐煤中，準(zhǔn)東褐煤煤階最高，昭通構(gòu)的影 響可以看出煤焦中主要是1.5~5nm .水分析出的能耗研究[J].中國電機工程最低，這與它們形成的地質(zhì)的年代及自身的中 微孔，褐煤水熱改性后其熱解所制半學(xué)報,2011,31.含水量-.致,當(dāng)原煤的煤階越低時,改性的焦向微孔范圍發(fā)展,在原來的4nm和更小的[4]孟麗莉，付春慧,王美君,等.堿金屬碳效果越好。水熱改性后褐煤產(chǎn)物干基收率2nm處分別出現(xiàn)分布峰,但隨著水熱處理溫酸鹽對褐煤程序升溫?zé)峤膺^程中.看，除水分之外的褐煤中的其他成分如水度從250*C升高到300°C,煤焦中的孔隙結(jié)溶性無機物質(zhì)及某些親水性的活性含氧的構(gòu)會有所減少 。從表3可以看出隨著水熱和基團也減少了。這些改變必然導(dǎo)致褐煤的終 溫的提高, ET總孔容.表面積都是先變大結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)的變化,從而造成了其宏后變小， 相對應(yīng)的平均孔徑也先變小后變中國煤化工作者簡介:李建華:雙鴨山龍煤天泰煤化工有限公司工藝工程師。MHCNMH G216 科技創(chuàng)業(yè)家TECHNOL 0GICAL PIONEERS