神东煤热解特性及半焦用作高炉喷吹适用性分析_谭静
煤热解原理
煤热解原理煤热解是指在缺氧或有限氧气条件下，将煤在高温下分解为气体、液体和固体产物的过程。
这个过程可以通过热解反应来实现，其中煤的大分子结构被断裂，形成小分子化合物。
煤热解是研究煤化学转化和煤加工技术的重要内容，也是煤直接液化和煤间接液化等技术的基础。
煤热解的原理可以简单地描述为煤的热分解反应。
煤热解的过程可以分为三个主要阶段：预处理阶段、主热解阶段和残渣处理阶段。
首先是预处理阶段。
在这个阶段，煤被加热到较高的温度，使其脱水和挥发分解，并且生成一些低分子量的气体。
预处理阶段是煤热解过程中的关键步骤，因为它会直接影响主热解阶段的反应产物。
接下来是主热解阶段。
在这个阶段，经过预处理的煤在高温下继续分解。
主热解阶段是煤热解过程中产生大量气体和液体产物的阶段。
煤中的大分子结构被破坏，产生一系列小分子化合物，如甲烷、乙烷、苯、酚等。
这些产物可以进一步用于能源生产或化工工业。
最后是残渣处理阶段。
在主热解阶段结束后，残留物中仍然存在一些未反应的碳质物质。
这些残留物通常被称为焦炭或焦炭渣。
残渣处理阶段的目的是将这些残留物进行处理或回收利用。
焦炭可以作为燃料使用，或者进一步转化为其他有用的化学产品。
煤热解的原理可以用一系列化学反应来描述。
在预处理阶段，煤中的水分首先被蒸发，然后煤中的氧原子与煤中的氢原子结合，形成水。
在主热解阶段，煤中的碳原子开始分解，生成一系列小分子化合物。
在残渣处理阶段，未反应的碳质物质被转化为焦炭或焦炭渣。
煤热解的原理是研究煤加工和利用的基础。
通过了解煤热解的原理，可以更好地理解煤热解过程中的化学反应和产物形成机制。
这有助于优化煤热解工艺，提高煤的利用率和产品质量。
煤热解是将煤在高温下分解为气体、液体和固体产物的过程。
煤热解的原理可以通过热分解反应来描述，其中煤的大分子结构被破坏，形成小分子化合物。
煤热解是研究煤加工和利用的重要内容，对于提高煤的利用率和产品质量具有重要意义。
高炉喷吹焦炉煤气技术发展及应用前景分析
高炉喷吹焦炉煤气技术发展及应用前景分析赵贵清，谢绍玮，徐世彪，王世刚，王昌文，彭宁宁，妥建德( 酒钢( 集团) 有限责任公司)1 引言焦炭在高炉中有一项无可替代的作用，就是维持高炉料柱透气性的骨架作用。
而焦炭在高炉内的发热剂和还原剂的作用则可通过提高喷煤量、提高热风温度来代替，它们对于降焦的作用是显而易见的。
喷吹煤粉也是高炉实现降本增效的重要技术措施。
近年来开发新的绿色能源如天然气、焦炉煤气等富含还原剂( 碳、氢) 的物质，来进行高炉喷吹，既能通过替代部分冶金焦炭缓解煤炭资源紧张局面，又能实现节能减排，同时也为煤气寻求一种更为高效的利用途径［1-2］。
焦炉煤气属于氢系还原剂，与碳系还原剂相比，在还原铁矿石时产生的是H2O 而非CO2，所以更有利于减少CO2排放。
因此，高炉喷吹焦炉煤气技术的实施，不仅可通过节焦作用产生一定的经济效益，也会起到CO2减排作用，能够给企业带来经济和环保的双重效益。
2 高炉喷吹焦炉煤气工艺特点2．1 焦炉煤气的性质焦炉煤气( Coke Oven Gas，简写COG) 是在炼焦过程中，在隔绝空气条件下，精煤经高温干馏产生的气体产物［3］。
经过生产回收和净化处理后成为炼焦最主要的副产品。
生产1t 焦炭大约产生425m3煤气量，除去回炉助燃外，会产生约200 m3的焦炉煤气供用户使用。
净化后焦炉煤气的主要成分如表1 所示。
净焦炉煤气的主要成分是H2和CH4，发热值为16500～18500kJ/m3。
因此，焦炉煤气是一种气体燃料，更是一种高氢含量的良好还原剂。
2．2 高炉喷吹焦炉煤气工艺将焦炉煤气加压至高于风口压力，然后经管路系统输送到达高炉各风口，在压力的作用下，经喷枪喷入高炉内，实现焦炉煤气的高炉喷吹［4］。
在高炉风口回旋区前端，焦炭与气体中氧反应主要生成二氧化碳，并放出大量的热。
在回旋区后端及边界层，氧基本消耗殆尽，焦炭与二氧化碳发生碳的溶损反应并吸收部分热量。
同时还有碳的不完全燃烧反应、水煤气反应、碳与氢气的反应等等，其中以碳的完全燃烧和溶损反应为主［5］。
煤炭资源的煤炭热解与煤制气技术
煤炭资源的煤炭热解与煤制气技术煤炭作为一种重要的能源资源，在现代工业发展中起到关键作用。
然而，传统的煤炭利用方式存在一些问题，如煤炭的高效利用以及对环境的污染等。
为了解决这些问题，煤炭热解与煤制气技术应运而生。
本文将重点介绍煤炭热解与煤制气技术的原理、应用及前景。
一、煤炭热解技术煤炭热解是指在高温（500-1000摄氏度）和缺氧（或无氧）条件下，将煤炭分解为气体、液体和固体产物的过程。
这种热解过程可以利用石油炼制过程的废气，或者通过专门设计的煤气化设备进行。
1. 煤炭热解的原理煤炭热解的原理是将煤炭中的有机成分分解为可燃气体、焦炭和液体产物。
在热解过程中，煤炭中的挥发分子和焦油分子被释放出来，而不可燃的矿物质则留在焦炭中。
这种反应可以通过控制热解温度和施加适当的压力来调节产物的比例。
2. 煤炭热解的应用煤炭热解技术具有广泛的应用前景。
首先，它可以将煤炭中的有机物质转化为可燃气体，用于供热和发电。
其次，通过热解后产生的焦炭可用于冶金和化工行业。
此外，煤炭热解还可以产生液体燃料，如煤油和煤焦油，用于交通运输和化工领域。
3. 煤炭热解技术的前景煤炭热解技术在能源转型和环境保护方面具有重要意义。
它可以提高煤炭利用效率，减少温室气体排放，并降低对环境的污染。
此外，煤炭热解技术还可以减轻对传统石油资源的依赖，并为煤炭行业带来新的发展机遇。
二、煤制气技术煤制气技术是指通过气化反应将煤炭转化为合成气的过程。
合成气主要由一氧化碳和氢气组成，可以作为燃料或原料用于化学工业的合成反应。
1. 煤制气的原理煤制气是通过将煤炭与氧气或蒸汽进行气化反应，生成一氧化碳和氢气。
气化过程需要高温和压力条件下进行，煤炭中的有机物质被转化为可燃气体。
反应过程可以分为两个阶段，首先是煤的干馏反应，生成挥发分子；然后是气化反应，将挥发分子转化为一氧化碳和水蒸气。
2. 煤制气的应用煤制气技术在化工和能源领域有广泛的应用。
合成气可以作为燃料供应给燃气锅炉、燃气轮机和内燃机等设备，用于供热和发电。
煤沥青的热解特性研究
煤沥青的热解特性研究2019年09⽉煤沥青的热解特性研究姬锐赵修洪（陕西煤业化⼯集团神⽊天元化⼯有限公司，陕西榆林719319）摘要：煤焦油利沥青简称煤沥青，是⼀种包含各种化合物的有机物，是我国炭材料⽣产粘结剂的主要原料，被⼴泛应⽤于机械、电⼦、冶⾦、航空、核能、⽣物⼯程以及环境保护等领域，由于煤沥青的价格低廉、储量丰富，因此，成为我国重点研究的能源之⼀。
由于煤沥青具有⼴泛的应⽤型，通过对其理化性质进⾏深⼊了解能够充分了解其热解特性。
⽂章结合软沥青和改质沥青分别进⾏A 组分和B 组分的萃取实验，通过热重分析法作为检测⼿段来考察煤沥青的种类，深⼊了解其族组成以及升温速率的热解规律，进⽽对煤沥青热解特性进⾏全⾯掌握。
关键词：煤沥青；热解特性；热解规律煤沥青是我国制备碳素相关⾼精尖材料的优质原材料，其在我国范围内的储量极其丰富，且价格低廉，因此得到了⼴泛的应⽤。
我国要想充分的提升煤焦油的利⽤效率就必须要提升煤沥青的利⽤效率，⽽充分了解煤沥青的理化性质以及其热解特性能够⼤幅提升煤沥青的利⽤效率，对于相关材料⽣产具有⼗分重要的作⽤。
煤沥青作为⼀种⽆固定熔点的固体，其在常温条件下多数呈⿊⾊和玻璃相，在受热后得以软化甚⾄是融化成为液体。
通常煤沥青以其不同的软化点进⾏分类，可划分为⾼温、中温和低温等三种类别的煤沥青。
当前我国碳素⽣产领域技术⽔平的不断提升使得市场的需求品质得到根本提升，为了更好的提升市场竞争⼒，开发各种全新的沥青品种，就必须要充分了解软性煤沥青的特性，充分了解其不同族组成的热解⾏为。
1热解实验1.1原料和试剂本⽂研究实验采⽤的原料为：低温煤沥青、煤渣液化萃取沥青、精制软沥青、改质沥青（空⽓氧化）以及软沥青。
本⽂研究实验采⽤的沥青族组分原料分别为：软沥青和改质沥青。
本⽂研究实验采⽤的试剂为：喹啉（天津化学试剂⼀⼚）、甲苯（沈阳市东陵区红⽇化⼯⼚）、丙酮（沈阳市新西试剂⼚）、⽢油（沈阳红旗制药有限公司）。
生物质型煤热解半焦的燃烧特性研究
生物质型煤热解半焦的燃烧特性研究摘要：为开拓低阶粉煤资源高效分质利用途径，在前期制备的能满足直立炉热解要求的生物质型煤的基础上，利用同步热分析仪研究了生物质型煤热解半焦的燃烧性能，并与原煤、原煤半焦及型煤的燃烧性能进行了对比，考察了热解温度对半焦燃烧性能的影响规律。
由结果可知，生物质型煤热解半焦的燃烧特征温度低于原煤半焦；随热解温度的升高，原煤半焦的燃烧特征温度呈线性增加，而型煤半焦燃烧特征温度的增加幅度较小；在热解温度较高时，型煤半焦的燃尽性能较好；型煤半焦的综合燃烧特性略差于相同热解温度的原煤半焦，但差别很小。
热解温度为650℃的型煤半焦具有最好的燃尽性能和综合燃烧特性。
低阶煤分质转化利用是实现低阶煤高效清洁利用的有效途径。
受煤炭机采率提高因素的影响，低阶粉煤产量巨大，其合理高效利用尤其重要。
目前，低阶粉煤分质利用工程化过程中面临诸多技术难题，如高温物料输送困难、高温密封不严、高温气固分离难、焦油品质差以及半焦利用难等。
将低阶粉煤制备成型煤，再进行分质转化，是克服上述工程化难题的有效途径之一。
生物质资源来源广，储量大，且具有挥发分高、氮硫含量低、灰分低和CO2零排放的特点。
生物质型煤技术可以将生物质的优势和低阶粉煤资源利用结合起来，实现低阶煤高效清洁利用及农林废弃生物质的资源化利用。
生物质型煤经中低温热解分质转化，可提取其中蕴藏的油、气和化学品资源，同时得到具有一定块度的生物质型煤半焦。
不少研究者从成型粘结剂、成型工艺条件、成型机理以及型煤热解特性等方面对以低阶粉煤为原料制备生物质型煤进行了研究，而关于生物质型煤热解半焦的利用研究则鲜有报道。
经提质后的生物质型煤半焦，其发热量增加，水分降低，燃烧时有害物质排放量减少，是优质的固体燃料。
由于生物质与煤在组成和性质上的差异、热解过程中二者之间的相互作用以及热解工艺条件的变化等因素均会对生物质型煤半焦的性质产生影响，进而影响其燃烧过程，因此，有必要对生物质型煤热解半焦的燃烧性能进行研究，为指导其工业利用提供理论基础，为低阶粉煤的清洁高效利用开辟新的途径。
粉煤热解产物焦粉的有效利用
2017年12月粉煤热解产物焦粉的有效利用韩旭星张兴平宋万国（陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司，陕西榆林719319）摘要：我国陕北地区最丰富的资源当属煤矿，该地区的煤矿能够在低温条件下进行热解，热解率达到70%以上，能量释放80%以上，因此在该地区煤矿热解产物胶粉综合利用是现在中国煤炭低温热解的重点，本文笔者介绍了六种焦粉利用方式，分别包括燃烧发电、气化、成浆、成型、高炉喷吹用煤、炭质吸附剂，这六种使用方式都是从保护环境和高效利用资源方面出发，为减少我国环境污染提供很大的帮助。
关键词：粉煤热解；焦粉；综合利用煤炭中低温环境下热解是一种新型的煤炭资源分质利用技术，在我国很多高校都对该技术进行了深入研究，现在经过研究人员对该技术不断研究和完善，煤炭中低温热解率已经达到70%左右，而所蕴含的能量占80%左右，该技术在我国使用率不高，因此未制定完善的热解焦粉的标准，如何将煤炭热解产物焦粉有效利用是现在煤炭中低温热解技术的重点，本文从6个方面阐释了焦粉的深加工利用，分析了制定焦粉标准的重要性。
1焦粉的用途1.1燃烧发电焦粉是一种和煤炭、焦炭等传统燃料燃烧性质有一定差别的固体物质，其燃烧特性不仅与煤种有关还与焦粉的热解条件有关。
在不同的热解条件下，产生出的焦粉的各种性质也不相同，例如焦粉的颗粒密度、大小和其内部组成结构也各不相同，化学性质差异较大，因此将煤炭焦粉利用到各个领域的难度较大，我国很多地区将煤炭焦粉利用于燃烧发电，在2011年，我国发电厂已经开始利用煤炭焦粉，经过多年的研究和完善，现在煤炭焦粉利用率越来越高，为我国很多地区提供大量的电能。
根据研究发现，煤炭的燃烧特性与设备的运行方式有很大的关系，现在，煤炭燃烧特性包括着火特性、挥发分释放特性、燃尽特性、燃烧过程中的表面及孔隙特性、积灰结渣特性及污染物排放特性等，对于这些特性的研究和分析常常使用热分析法、一维火焰炉实验法、沉降炉实验法、四角燃烧炉实验法等来完成。
莱钢1080m3高炉大煤比喷吹技术的研究与应用
莱钢1080m3高炉大煤比喷吹技术的研究与应用孙建设（山东莱芜钢铁股份有限公司炼铁厂，271104）【摘要】莱钢1080 m3高炉以“稳定顺行”为基础，从焦炭冶金性能研究、富氧量研究、高炉调剂参数控制等关键技术入手，研究并实施大煤比喷吹技术，实现了大煤比且不破坏高炉顺行并保持高炉煤气流分布合理，各项主要技术经济指标均取得了大幅度提升。
【关键词】大煤比喷吹冶金性能富氧量调剂参数1.前言高炉喷吹煤粉来代替焦炭是目前钢铁业降低生铁成本的关键技术。
喷煤代替焦炭，可减少炼铁对炼焦煤的依赖，降低炼焦和高炉炼铁环境负荷，并实现高炉强化冶炼，达到节能降耗的目的。
在莱钢“十五”规划期间，1080 m3高炉配置了喷煤系统，具备了为高炉大煤比喷吹条件。
为实现大煤比且不破坏高炉顺行并保持高炉煤气流分布合理，莱钢股份炼铁厂自2007年初成立专题研究小组，对大煤比喷吹技术进行了专题研究，经过一系列工艺改造和技术创新，成功解决了制约煤比提升的系列难题。
目前，莱钢1080m3高炉喷煤系统已具备了200kg/t铁的生产及喷吹能力，喷吹最大能力小时喷吹量30t以上，为提高煤比、降低焦比、完成生铁成本任务指标打下良好的基础。
2.工艺改造2.1 工艺简介莱钢股份炼铁厂喷煤系统主体制粉设备为HPS1003型碗式（上海重型设备厂）中速磨煤机，设计总产能为48t，负责1080m3高炉喷煤的煤粉制备。
给煤机采用与中速磨配套皮带秤给煤机。
收粉采用高浓度煤粉袋式收集器进行一级收粉的短流程工艺，布袋收粉器灰斗下方设木屑分离器，筛除混在煤粉中的木屑等杂质。
在主引风机负压作用下，干燥气体携带煤粉经粗粉分离器一次分离后到高浓度煤粉袋式收集器进行一级收粉，在线脉冲方式使煤粉落入布袋收粉器灰斗，废气经烟囱排入大气。
煤粉通过卸灰阀落入木屑分离器，最后进入煤粉仓。
煤粉仓中的煤粉通过钟阀装料到并列式喷吹罐。
2.2 供气动力系统改造原有动力系统为风冷型Lu1500—200B空压机运行故障率较高，风冷效果较差，排气温度偏高，每年5-10月份，排气温度高达110℃左右。
山东长焰煤热解技术PPT课件
内蒙古伊东集团东方能源化工有限公司
• 一期60万吨兰炭、联产10万吨甲醇； 2007年3月动工，2009年5月投产。
• 炉型MWH6000，2组4座（4×32门）（基本上采用大同 炉） 炭化室：2.6米×0.45/0.55×10米 单室能力0.5万吨/年.室.孔
• 煤气净化装置：电扑焦油、PDS湿法脱硫、硫酸洗涤脱氨、 洗苯、脱苯塔。
• 我国褐煤的资源量约3200亿吨，主要分步在内蒙东部、 云南东部和东北。但只有接近于长焰煤的褐煤才能用 于生产兰炭。
神府、东胜和大同煤质分析指标
工业分析 /％
全硫
煤炭种类
G值
Mad
Ad
Vdaf
Stad /％
神木煤 7.55
5.24 38.44
0.29
0
府谷煤 3.01
3.70 38.20
0.20
0.998万吨，焦炉煤气1.06亿Nm3；全厂年产兰炭121万 吨，焦油11.97万吨，焦炉煤气12.68亿Nm3，实现销售 收入13.91亿元，实现利税约4.17亿元。
120万t/a兰炭生产示范线
SJ-Ⅳ型低温干馏方炉
焦油回收工段
焦油储槽
水循环系统
5.外热式直立炉
• 大于13mm、小于80mm的块煤从炉顶每隔一小时 往中间煤箱加料一次；
• 煤气处理能力：23万Nm3/h；每套净化装置对应1组焦 炉；
净煤气产量：48138×104 Nm3/a 回炉加热煤气：23648×104Nm3/a 剩余煤气发电用量：24489×104Nm3/a
• 煤焦油产量：2.5吨×104（无水） • 污水焚烧锅炉4台：2×5t/h ＋ 2×10t/h • 煤耗（干基）＝1.31 t/t焦 • 工程实际总投资26000万元（设计投资36059万元）
一种高炉喷吹煤可磨性测试方法研究
摘 要 ：介 绍 一 种 高 炉 喷 吹 用煤 的 可 磨 性 测 试 方 法 ， 该 方 法 采 用 计 算 机 精 确 控 制 粉 碎 机 制 粉 时 间 ， 可 实现 精 确 控 制 粉 碎 机 输 出功 ， 对 煤 样 可 磨 性 的 区 分 能 力 强 ，得 出 的 煤 样 可 磨 性 测 试 结 果 准 确 度
ｐｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｆ ｐｕｌ ｖ ｅｒ ｉ ｚ ｉ ｎ ｇ ｔ ｉ ｍｅ ｂ ｙ ｗｈｉ ｃｈ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｅ ｃ ｏｎｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐｕ ｌ ｖｅ ｒ ｉ ｚ ｅ ｒ ｏ ｕｔ ｐ ｕｔ ｗｏ ｒ ｋ ｗａ ｓ ｒ ｅ ａｌ ｉ ｚ ｅ ｄ． Ｍ ｏ ｒ ｅ ｏ ｖ ｅｒ ，ｉ ｔ ｃ ｏ ｕｌ ｄ ｄ ｉ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇｕ ｉ ｓ ｈ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅｒ ｅｎｔ ｇｒ ｉ ｎ ｄａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｅｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎｇ ｒ ｅｓ ｕｌ ｔ ｓ ｏｆ ｇｒ ｉ ｎ ｄａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｈａ ｄ ａ ｂ ｅｔ ｔ ｅ ｒ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ． Ｔｈ ｅ ｅ ｘｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅｎ ｔ ａ ｌ ｒ ｅｓ ｕｌ ｔ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｏ ｎ ｅ ｋ ｉ ｎ ｄ ｏ ｆ ｇ ｒ ｉ ｎ ｄ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｔ ｅ ｓ ｔ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｆ ｏ ｒ ｂ ｌ ａ ｓ ｔ ｆ ｕ ｒ ｎ ａ ｃ ｅ ｉ ｎ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ａ １ ．Ｔｈ ｉ ｓ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｄ ｏ ｐ ｔ ｅ ｄ ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ
探究低阶煤热解半焦规模化利用
煤、缺油、少气”的能源结构下，逐步采用先进的煤化工技术取代部分传统的石油化工和天然气化工，符合煤炭资源优化利用的趋势。
热解半焦是以挥发分含量较高的低阶煤为原料采用中低温热解(500～800 ℃)，得到的除热解煤气和煤焦油外的固体产品。
按照热解温度的差别，低阶煤热解半焦可分为低温半焦(500～600 ℃)、中温半焦(700～800 ℃)。
参照煤质分析方法，对以神府煤田盛产的优质侏罗纪低阶烟煤粉煤(0～30 mm)为原料和采用回转热解提质工艺生产的低温半焦进行分析，结果见表1。
通过对回转热解提质工艺生产的低温半焦品进行全面检测与分析后得出，热解半焦可划归为低阶煤中低温干馏制得半焦类产品，不仅具有低阶煤半焦的品质、特征，同时具有无烟煤固定碳含量高、挥发分低等特点。
和低阶粉煤相比，热解半焦的挥发分约减少65%，固定碳约升高34%。
其中，挥发分含量(11.52%)远低于褐煤(>40%)，固定碳含量(82.33%)略小于无烟煤。
同时，热解提质过程中氮、硫等物质大量较少。
因此，热解半焦适宜作为燃料。
和传统焦炭相比，热解半焦的特点是挥发分含量高，孔隙率大，机械强度低，而与一氧化碳、蒸汽或氧具有更强的反应活性，因而热解半焦还可以代替焦炭，作为原料广泛应用于化工领域，如电石生产、化肥造气和冶炼等。
在生产化肥和电石等高耗的产业中，热解半焦的应用效果甚至更优。
2 低阶煤热解半焦的利用目前，半焦类产品以内热式直立炉工艺为主，原料多采用块煤(30～80 mm)，产能集中在陕西、山西、内蒙、宁夏及新疆等地。
0 引言据《BP 世界能源统计年鉴2020》数据显示，2019我国煤炭产量占全球总产量的47.3%、煤炭消费量占全球总消费量的51.7%，同比2018年分别增长了1.6%和1.4%。
《煤炭深加工产业示范“十三五”规划》、《煤炭清洁高效利用行动计划(2015—2020年)》《能源技术革命创新行动计划(2016—2030年)》等明确加强开展低阶煤分质利用研究，支持中低温热解制气、制油为主要产品路线的煤炭分质分级多联产技术稳步推进、创新发展。
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2018 年第 4 期
洁净煤技术
第 24 卷
有效的途径。 高炉喷吹对煤质要求较高,煤质直接 影响喷吹经济效益和高炉正常操作。 目前高炉喷吹 主要使用无烟煤、高变质烟煤及低变质烟煤进行混 配喷吹。 我国西北地区广大侏罗纪低变质煤具有低 灰、低硫、低磷、高发热量、高化学反应活性特点,原 煤用作高炉喷吹配煤[3] 。 由于半焦可继承原料煤 优良的煤质特征,目前有较多企业尝试半焦用作喷 吹配煤。 白晓光等[4] 在内蒙古包钢高炉中研究神 东半焦的喷吹特性,发现神东半焦的爆炸性、可磨性 均满足生产要求,燃烧率指标优于目前的混合煤粉, 低温半焦若应用于高炉冶炼可缓解无烟煤资源紧张 的压力,拓宽高炉喷吹煤源选择范围。 张立国等[5] 在鞍钢高炉中研究不同半焦配入量的优化配煤试 验,分析混合煤粉的输送性能、燃烧率、理论置换比, 发现混合煤粉中配入小于 15% 的半焦后混合煤粉 的输送性能略有改善,燃烧率提高约 2% ,理论置换 比在 0． 95 以上,高于行业标准。 杨双平等[6] 对 2 种 高炉喷吹用煤和 3 种半焦的可磨性指数、燃点、爆炸 性、灰熔融温度及燃烧性进行研究,考察了 5 种原料 的冶金性能及配煤对高炉喷吹性能的影响。 结果表 明,高炉喷吹 煤 粉 配 加 半 焦 后, 混 合 煤 的 可 磨 性 增 加,爆炸性减弱,燃点降低,灰熔融温度提高,燃烧率 约为 85% 。 半焦配比达 40% 时,混合煤用于高炉喷 吹可行,可获得更优良的冶金性能。 本文选择典型 神东原煤进行热解特性评价,对热解半焦直接用作 喷吹原料及作为喷吹配煤时的喷吹特性进行分析, 探索热解半焦的高附加值利用途径。
谭 静等:神东煤热解特性及半焦用作高炉喷吹适用性分析
2018 年第 4 期
w(K + Na) = [0． 83w( K2 O) + 0． 742w( Na2 O) ] Ad (1)
摘 要:为实现神东煤的深度加工利用,利用热重分析仪及管式热解炉对神东煤的热解特性进行分 析,研究热解半焦用作高炉喷吹原料的适用性,提出热解半焦利用的新途径。 结果表明,神东煤的煤 质特性优良,格金焦油产率高达 8． 15% ,比较适宜用作低温热解;550 ℃ 时焦油产率最大,焦油灰分 低,馏出温度<350 ℃ 占比 50% 以上。 随着热解温度升高,热解气中 CH4 和 CO2 含量降低,而 H2 和 CO 含量增多。 热解水产率基本保持在 16% 。 热解半焦喷吹特征与目前国内主流的喷吹煤性质相 当,比较适合用作高炉喷吹原料。 轻度热解半焦可直接用于高炉喷吹,提取焦油剩余半焦用作喷吹配 煤可实现煤炭分质转化利用。 关键词:热解特性;半焦;高炉喷吹;神东煤 中图分类号:TQ523 文献标志码:A 文章编号:1006-6772(2018)04-0065-07
应用 NET,通入流速 20 mL / min 的 N2 保护气,将 30 mg 粒度小于 0． 2 mm 的样品从室温 开 始 以 10
66
℃ / min 升温至 1 000 ℃ ,记录试验过程中样品的质 量变化。
自制 ϕ38 mm × 4 mm 耐热耐 压 电 加 热 管 式 热 解炉对热解产物的质量特性进行分析,装置流程 如图 1 所示。 将 60 g 粒度 < 3 mm 样品装入热解 炉,连 接 N2 高 压 气 瓶 进 行 吹 扫, 升 温 速 率 10 ℃ / min,热解 终 温 分 别 为 350、400、450、500、550、 600 ℃ ,到达温度后再恒温一定时间以便收集焦油 和煤气。 热解气经冷凝冷却器得到焦油和水分, 再经湿式气体流量计计量后进入储气袋,由气相 色谱仪分析热解气的组成。
TAN Jing,ZHU Chuan. Pyrolytic characteristics of Shendong coal and feasibility analysis of semi-coke used in pulverized coal injection[ J] . Clean Coal Technology,2018,24(4) :65-71.
0 引 言
我国西北地区早、中侏罗纪煤田优质的长焰煤、 不黏煤和弱黏煤等资源适合用作以中低温热解为基 础的分质分级利用[1] 。 热解焦油可加氢精制高附
加值产品,热解煤气可用作化工合成原料气及清洁 燃料,半焦产品可用作电石、化肥、铁合金、工业及民 用燃烧等行业[2] 。 半焦产品产量远大于需求量造 成产品大量积压,半焦添加黏结剂制备清洁燃料以 及半焦用作高炉喷吹原料是扩大半焦使用量的切实
图 1 热解试验装置流程 Fig． 1 Schematic diagram of pyrolysis apparatus
收集的焦油按照 GB / T 2288—2008 《 焦化产品 水分测定方法》 、GB / T 29748—2013《 煤炭直接液化 液化残渣灰分的测定方法》 、GB / T 11137—1989《 深 色石 油 产 品 运 动 黏 度 测 定 法 ( 逆 流 法 ) 》 、 GB / T 13377—2010《 原油和液体或固体石油产品 密度或 相对密度的测定》 、GB / T 30044—2013《 煤炭直接液 化 液化 重 质 产 物 组 分 分 析 溶 剂 萃 取 法 》 、 SN / T 3005—2011《 有机化学品中碳、氢、氮、硫含量的元素 分析测定方法》 、GB / T 384—1981《 石油产品热值测 定法》 对焦油的质量特性进行分析,并按照 ASTM D 1160—2006《 在减压情况下对石油产品蒸馏的标准 试验方法》 进行馏程分析。 1． 3 半焦的喷吹特性分析
对 2 类半焦进行喷吹特性评价,一类半焦的挥 发分 Vdaf 在 22% 左 右, 可 直 接 用 作 高 炉 喷 吹, 记 为 SC1;另一类为焦油收率最大时的半焦产品, 记 为 SC2。 1． 3． 1 基本性质
按照 GB / T 2565—2014 《 煤的可磨性指数测定 方法 哈德格罗夫法》 、GB / T 216—2003 《 煤中磷的 测定方法》 、GB / T 220—2001《 煤对二氧化碳化学反 应性的测定方法》 分别测试半焦的 HGI、磷含量和反 应活性,半焦的其他性质测试见 1． 1 节。 半焦中钾 钠总量的计算方法为
Pyrolytic characteristics of Shendong coal and feasibility analysis of semi-coke used in pulverized coal injection
TAN Jing1,2,3 ,ZHU Chuan2,3
(1. China Coal Research Institute Company of Energy Conservation,Beijing 100013,China; 2. State Key Laboratory of Coal mining and Environment Protection,Beijing 100013,China; 3. National Energy Technology & Equipment Laboratory of Coal Utilization and Emission Control,Beijing 100013,China)
收稿日期:2018-02-06;责任编辑:白娅娜 DOI:10. 13226 / j. issn. 1006-6772. 18020601 作者简介:谭 静(1985—) ,男,江西赣州人,助理研究员,从事煤化工、煤炭燃烧及煤粉锅炉技术应用研究。 E-mail:linglingtong2008@ 163. com 引用格式:谭静,朱川. 神东煤热解特性及半焦用作高炉喷吹适用性分析[ J] . 洁净煤技术,2018,24(4) :65-71.
Abstract:In order to realize deep processing and utilization of Shendong coal,thermogravimetric analyzer and tubular pyrolytic furnace were used to analyse pyrolytic characteristics of Shendong coal. Feasibility of semi-coke used in pulverized coal injection( PCI) were also conducted,and new path ways of usage of semi-cokes were proposed. The results show that qualities of Shendong coal with high tar yield (8. 15% ) are excellent for low-temperature pyrolysis. The yield of coal tar is highest with lower ash in 550 ℃ ,and distillation temperature of more than 50% samples is less than 350 ℃ . The contents of CH4 and CO2 decrease while H2 and CO increase in pyrolysis gases when temperature increases. The yields of pyrolysis water are basically kept at 16% . The injection characteristics of semi - coke are equal to the main injection coals used,so it is suitable for PCI. The semi-coke undergone mild pyrolysis could be used in PCI directly. It is graded utilized for semi-coke after tars extracted. Key words:pyrolytic characteristics;semi-coke;pulverized coal injection( PCI) ;Shendong coal