2005年6月貴州化工第30卷第3期Guizhou Chemical Industry昭通褐媒熱解與鋸末類生物質(zhì)熱解對比實驗研究趙衛(wèi)東何屏馬林轉(zhuǎn)(昆明理工大學(xué)電力工程學(xué)院,云南昆明,650051)摘要分別介紹了褐煤熱解和生物質(zhì)熱解試驗得到的一些規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了對比,分析了兩者熱解特性中的共同點和不同點提出了褐煤與生物質(zhì)共熱解的可能性,另外需要指出的是在本次研究中使用鋸末作為生物質(zhì)的代表,重點研究熱解溫度這一影響因素。關(guān)鍵詞褐煤生物質(zhì)熱解鋸末中圖分類號TQ5302文獻(xiàn)標(biāo)識碼A·文章編號1008-9411(2005)03-0025-02引言焦油和熱解氣。熱解溫度、升溫速率、停留時間、加熱終溫等是決定熱解的重要條件。本文重點討論在云南省褐煤資源豐富,占全國褐煤資源的溫度這一重要條件下褐煤和鋸末熱解產(chǎn)生氣體產(chǎn)物126%,占全省煤炭資源的66.55%,尤以昭通為最的相關(guān)規(guī)律。多,達(dá)80多億噸,占全省褐煤儲量的518%。目前1.2實驗裝置尚未大規(guī)模開釆利用,該煤種屬于軟褐煤,其高揮發(fā)實驗裝置包括:熱解爐、控溫系統(tǒng)、氣體冷凝系分、高活性、髙水分、熱穩(wěn)定性差等特點較內(nèi)蒙、東北統(tǒng)、氣體分析系統(tǒng)。其中熱解爐釆用電流加熱,可以褐煤更為突出。對褐煤進(jìn)行熱解是一種提高其利用通過控制電流強弱來改變加熱強度從而得到不同的效率的好方法]。升溫速率?？販叵到y(tǒng)由熱電偶、數(shù)字顯示溫度控制煤熱解工藝是一種在相對溫和的條件下先將煤儀(型號XMTA-2001)和交流繼電器(CJT1系列中富氫組分通過熱解方式提取出來作為化工原料或組成。氣體冷凝系統(tǒng)用循環(huán)水進(jìn)行冷凝。氣體分析優(yōu)質(zhì)液體燃料,以提高煤利用率的方法。系統(tǒng)主要采用QF1904型氣體分析儀分析熱解氣成生物質(zhì)包括農(nóng)作物秸稈、稻殼、林業(yè)加工殘余分的百分比組成(包括CO2、OOCH4、H2O2)。實物、制糖業(yè)蔗渣、造紙業(yè)蔗髓、櫥余、動物糞便等。生驗步驟為將褐煤或生物質(zhì)在熱解爐中加熱熱解,得物質(zhì)是一種潛在的能源資源,是人類未來能源和化到高溫?zé)峤鈿怏w和焦油蒸汽進(jìn)入氣體冷凝系統(tǒng)冷凝學(xué)原料的重要來源。目前,作為能源利用的生物質(zhì)得到焦油,最后經(jīng)過冷凝后得到的熱解氣進(jìn)入氣體僅為總生物質(zhì)能量的1%,所生產(chǎn)的能量已占總能分析系統(tǒng)進(jìn)行氣體成分分析。耗的14%。生物質(zhì)能是太陽能轉(zhuǎn)換和積累的主要形態(tài)之一,是唯一的既有礦物燃料屬性,又可儲存、2實驗用原料運輸,再可生、可轉(zhuǎn)換,并較少受到自然條件制約的實驗中所用褐煤為昭通褐煤,其工業(yè)分析數(shù)據(jù)能源。生物質(zhì)能開發(fā)利用在我國能源結(jié)構(gòu)中占有舉為:水份11.14%、揮發(fā)份56.24%、灰份16.71%;其前我國生物質(zhì)資源大都用于直接燃燒和廢棄于農(nóng)27.03%氮1.43%、硫0W會足輕重的地位,農(nóng)村能耗的80%是生物質(zhì)能。目元素分析數(shù)據(jù)為:碳66.49%4.81%、氧田,造成這一資源的浪費和環(huán)境污染,每年僅生活用實驗所用的生物質(zhì)(鋸末)來自昆明市第三木器就燒掉2.7億噸秸稈和2.8億噸薪材,由于燃燒效廠,其工業(yè)分析數(shù)據(jù)為:水份6.9%、揮發(fā)份88.3%、率低,農(nóng)村能源短缺問題仍未解決。過量的森林砍灰份1.1%;其元素分析數(shù)據(jù)為:碳54.9%、氫伐和大量秸稈不能還田,也嚴(yán)重破壞了生態(tài)平衡。6.3%、氧38.5%氮0.3%、硫0.0%。生物質(zhì)熱解制取可燃?xì)怏w以及焦油是一種十分重要由上面數(shù)據(jù)可見,昭通褐煤和鋸末的揮發(fā)份均的生物質(zhì)能的利用方式(2)。較高T動如1實驗原理和裝置2ru量較中國煤化熱解氣。氧元素含熱量較低。對于氫元素CNMH區(qū)別不大,分別在1.1實驗原理5%和1%左右熱解是一種熱化學(xué)處理技術(shù),在隔絕或少量供給氧氣的條件下,供給熱量,使有機碳?xì)浠衔锏姆?實驗結(jié)果與討論子鏈斷開,,低分子量的化合物,熱解產(chǎn)物是炭、3.1溫度對褐煤和鋸末熱解的影響貴州化工2005年6月Guizhou Chemical Industry第30卷第3期將40g鋸末和40g褐煤分別進(jìn)行熱解實驗熱物的成分組成與熱解溫度的對應(yīng)關(guān)系。實驗條件是解終溫為600℃,加熱速率為15℃/min加熱速率為15℃min,加熱終溫為400℃。表1熱解氣體流量與溫度的對應(yīng)關(guān)系在圖1中,OO2的百分含量下降明顯,100℃時溫度(t)100150200250300350400450500550600其值最大,接近50%;OO的百分含量在100~300℃熱解氣鋸末0.010.010.150.670.930.470.30020020180.17呈下降的趨勢,但在400℃左右時又出現(xiàn)上升的趨流量(L/min)褐煤0.000.000.070.180.600.800.670.600.600.580.58勢,原因可能是,在熱解早期熱穩(wěn)定性較差的羧基先釋放生成CO2和CO隨著氧元素不斷被釋放出,鋸由上表可見昭通褐煤總體產(chǎn)氣流量高于鋸末,末中含氧量在不斷減少,OO2和OO的產(chǎn)量減小是鋸末的熱解氣流量在250~400℃之間最大,在正常的,當(dāng)溫度繼續(xù)升高到400℃時,其它的氧才在300℃左右達(dá)到最大氣體流量,這也是鋸末類生物質(zhì)活潑分解之后的二次熱解階段被釋放。圖2中同熱解最活躍的溫度區(qū)間。相較而言褐煤的熱解氣樣存在這一現(xiàn)象和規(guī)律。不同之處在于,由于褐煤流量最大值出現(xiàn)在300~600℃之間說明褐煤的熱含有比鋸末較多的固定炭并且熱解活躍區(qū)間比鋸解最活躍的溫度區(qū)間比鋸末寬,在350℃左右達(dá)到末推遲50℃,在低溫加熱階段,褐煤的熱解效果沒最大氣體流量。鋸末和褐煤的熱解活躍區(qū)間重合度有鋸末好,產(chǎn)生很大量的OO,在100℃時甚至超過很小,若將兩者簡單混合熱解,當(dāng)褐煤開始熱解時,了50%。CH和H的含量在圖1和圖2中均有上鋸末熱解已經(jīng)將近完成兩者達(dá)不到熱解協(xié)同作用。升的趨勢,在鋸末的熱解中這一趨勢較明顯褐煤在另外從圖2也可以看出褐煤在300-400℃熱解氣低溫階段熱解不充分,CH和H2的含量較鋸末在同體產(chǎn)物中CO2所占體積百分比很大其它可燃?xì)怏w溫度時低。氧氣的含量在圖1和圖2中都很小,成分比重很小熱解效果并不是很好,而在此溫度區(qū)不到1%,隨溫度的變化趨勢也不明顯間鋸末的熱解氣體產(chǎn)物中CO、CH4、五所占比重4結(jié)論較大,熱解效果較好,也就是說,褐煤的有效熱解溫度區(qū)間比鋸末類生物質(zhì)的有效熱解溫度區(qū)間靠后。1)昭通褐煤的工業(yè)分析顯示其存在很高的揮發(fā)3.2溫度對氣體產(chǎn)物成分的影響份,適于熱解產(chǎn)氣;鋸末類生物質(zhì)中存在比褐煤更高的揮發(fā)份,直接將之燃燒使用,效率低,將其進(jìn)行熱解,得到氣體和液體產(chǎn)物是很好的利用方向。502)昭通褐煤和鋸末的元素分析表明,它們的氧一二氧化碳一一氧化碳元素含量很高,這是在熱解時產(chǎn)生大量的OO2和一甲烷CO的原因。3)鋸末和褐煤的熱解活躍區(qū)間重疊不多,前者是250~400℃之間,后者是在300~500℃之間,若只是將兩者簡單混合進(jìn)行共熱解,并不會產(chǎn)生明顯溫度(℃)的協(xié)同熱解作用。圖1鋸末熱解氣體體積成分與熱解溫度的關(guān)系4)考慮到煤存在貧氫的特點,而生物質(zhì)則是富氫物質(zhì),若能將生物質(zhì)中的氫轉(zhuǎn)移到煤中,從而可以70提高煤的熱解效果,這就提出了褐煤與生物質(zhì)共熱解問題,前面已經(jīng)知道鋸末類生物質(zhì)和褐煤的熱解二氧化碳一氧化碳區(qū)間并不同,不可以進(jìn)行簡單混合共熱解。為了達(dá)甲烷一氫氣到共熱解的協(xié)同作用,現(xiàn)提出以下設(shè)想:其一,尋找一※一氧氣催化劑,使生物質(zhì)和褐煤能夠達(dá)到同步催化熱解發(fā)揮V凵中國煤化工將生物質(zhì)和褐煤在加壓下CNMH使煤的熱解反應(yīng)提溫度(℃)前;其三,采用兩步法熱解工藝,即將生物質(zhì)先熱解得到熱解氣體通入褐煤的熱解爐內(nèi),把生物質(zhì)熱解圖2昭通福煤熱解氣體積成分與熱解溫度的關(guān)系的氣體產(chǎn)物作為褐煤的熱解氣氛,從而達(dá)到二者的圖1和圖2分別是鋸末和昭通褐煤熱解氣體嚴(yán)共熱解;其四將褐煤和生物質(zhì)的混合(下轉(zhuǎn)43頁)2005年6月第30卷第3期馬文起:甲醇生產(chǎn)對環(huán)境的污染危害及其防治措施43·粗甲醇中間貯槽的閃蒸氣中,含有較多的一氧液和生活污水的處理任務(wù)。它采用從德國引進(jìn)的廢化碳和少量的甲醇經(jīng)回收作原料氣。另外,在開停水生化處理裝置,用化學(xué)制劑在封閉系統(tǒng)中將廢水車時,系統(tǒng)壓力低或用情性氣體置換所放出的廢氣處理,最終產(chǎn)出無害水和無害生物泥做為農(nóng)業(yè)混合送氣柜儲存,做電廠鍋爐燃料。肥料。甲醇精餾采用雙塔,用水做萃取劑。本公司采用的甲醇合成催化劑是銅基催化劑合成的粗甲隙5對環(huán)保問題的思考中雜質(zhì)總含量小于1%,而雜質(zhì)種類高達(dá)40多種。環(huán)保問題關(guān)鍵是人的觀念問題,首先樹立環(huán)保在精餾過程中,預(yù)塔塔頂產(chǎn)出的醚類氣等輕組份回觀念,采用新技術(shù)新工藝新設(shè)備。其次用無害介質(zhì)收送氣柜儲存。在主精餾塔塔底的釜底殘液中含小代替有害介質(zhì),大搞技術(shù)革新。對于保護(hù)環(huán)境,這些于1%的甲醇和重組份物質(zhì),這些物質(zhì)和從主精餾措施會更有效。塔側(cè)線采出的雜醇油及化驗室廢液,一同被送到雜醇回收裝置處理,此裝置是本廠設(shè)計制造的,回收效參考文獻(xiàn)果很好,徹底解決了殘液的排放問題,還為公司增加1付效玉哈爾濱氣化廠甲醇分廠崗位操作法1993效益。最終排出的廢液送生化裝置做進(jìn)一步處理。(收稿日期2005-02-20廢水生化處理裝置是廢水變成無害水的最后作者簡介關(guān),它肩負(fù)著對全廠稀酚水、噴啉水、泄渠水、甲醇廢馬文起,1993年畢業(yè)于黑龍江省化學(xué)工業(yè)學(xué)校,被分配到哈爾濱氣化廠甲醇分廠,從事甲醇生產(chǎn)工作至今。Control environmental pollution and Control measures in theProduction of methanolMa weengMethanol Branch of Harbin Gasification Plant, Harbin, Heilongjiang 154854)Abstract: This paper analyzed the hazardous materials and the three wastes, and also abvanced the relativecontrol measuresKey words: Methanol, production, environmental pollution, control measure(上接26頁)物進(jìn)行快速熱解,因為在較大的熱解速山東理工大學(xué)學(xué)報,2004,18(2):33~36率下,兩者的分子結(jié)構(gòu)較易被破壞,有可能實現(xiàn)共熱3尹承緒云南主要褐媒氣化液化特性試驗及其工業(yè)遠(yuǎn)景解預(yù)測報告:14-154郭崇濤煤化學(xué)北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1992參考文獻(xiàn)(收稿日期2005-04-01)1何屏.加快云南煤炭工業(yè)發(fā)展的對策昆明理工大學(xué)學(xué)作者簡介報,1998,23(3):71~76趙衛(wèi)東(1980-),男,昆明理工大學(xué)電力工程學(xué)院熱能2趙俊成孫立,易維明在管式爐中生物質(zhì)熱解的機理匚程專業(yè)碩土研究生,研究方向:煤的潔凈利用。Experiment Study on Pyrolysis of Zhaotong Lignite Comparedwith Pyrolysis of Biomass like SawdustZhao Weidong He Ping Ma linchuanElectrical Engineering Department, Kunming University of Science and Technology, Kunming Yunan, 650051)Abstract: In this paper, some conclusions of pyrolysis of中國煤化工Css were introduced bysome experiments On the basis of these conclusions, we haveCNMH Gh other, and analyzedtheir common grounds and differentia, then the possibility of the co-pyrolysis of lignite and biomass was putforward. In addition, in this study sawdust was used as the representation of so many kinds of biomass and thefactor of temperature was emphasized預(yù)yy數(shù): Lignite; biomass; pyrolysis; sawdust