锡林浩特褐煤气化特性研究
煤炭的气化特性及其应用前景分析
煤炭的气化特性及其应用前景分析煤炭是一种重要的能源资源，具有丰富的储量和广泛的应用领域。
然而，煤炭的燃烧产生的二氧化碳排放成为全球关注的环境问题。
为了有效利用煤炭资源并减少环境污染，煤炭气化技术应运而生。
本文将从煤炭的气化特性及其应用前景两个方面进行分析。
一、煤炭的气化特性煤炭气化是指将煤炭在高温和高压条件下与气体反应，生成可燃气体的过程。
煤炭气化的特性主要包括气化反应、气化产物和气化动力学。
1. 气化反应：煤炭气化反应是一个复杂的过程，包括干燥、热解、燃烧和裂解等多个阶段。
其中，热解是最重要的步骤，通过热解反应，煤炭中的有机物质被分解为气体和固体残渣。
不同类型的煤炭在气化过程中会产生不同的气化产物。
2. 气化产物：煤炭气化的主要产物包括一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷等。
其中，一氧化碳和氢气是重要的工业原料，可用于合成合成气、合成油和合成化学品等。
而二氧化碳和甲烷则是温室气体，对全球气候变化有重要影响。
3. 气化动力学：煤炭气化的动力学过程受到温度、压力、反应速率等因素的影响。
高温和高压条件下，气化反应速率加快，气化效率提高。
因此，控制气化条件对于提高气化效率和产物质量具有重要意义。
二、煤炭气化的应用前景煤炭气化技术具有重要的应用前景，主要体现在以下几个方面：1. 清洁能源转化：煤炭气化可以将煤炭转化为可再生能源，如合成气、合成油等。
这些清洁能源具有高热值、低污染和多样化的用途，可以替代传统石油和天然气资源，减少对化石能源的依赖，降低环境污染。
2. 化学品合成：煤炭气化产生的一氧化碳和氢气可用于合成化学品，如合成甲醇、合成氨等。
这些化学品是工业生产的重要原料，广泛应用于化工、医药、农药等领域，具有巨大的经济和社会效益。
3. 二氧化碳减排：煤炭气化过程中产生的二氧化碳可以进行捕集和封存，减少大气中二氧化碳的排放。
这对于应对全球气候变化具有重要意义，可以帮助实现减排目标。
4. 煤炭资源利用：煤炭气化技术可以有效利用煤炭资源，提高能源利用效率。
硝酸钙对内蒙古褐煤热解和气化特性的影响_彭康
温 30 min 后停止加热，N2 吹扫冷却至常温。实验过 程中从 300 ℃ 时开始取样，取样温度间隔为50 ℃ 。
分析中 C 元素或 H 元素的含量（ % ） ； 气体的累积生
成量由气体生成速率 ri 对时间积分所得。 1． 4 焦样水蒸气气化实验
对煤焦 水 蒸 气 气 化 反 应 进 行 实 验 研 究。 称 取
～ 1 g焦样置于反应器内，室温下通入 N2 吹扫反应 器 5 min，开启实验装置控温系统和水蒸气发生器升
4． 37
MgO 2． 51
K2 O 1． 18
Na2 O 0． 77
1． 2． 2 气化焦样 将煤样 置 于 管 式 炉 反 应 器 内，通 入 氮 气，以
20 ℃ / min 的升温速率升至 900 ℃ ，恒温 30 min 后停 止加热，N2 吹扫冷却至常温，取出焦样。
原煤和脱灰煤分别定义为 RC 和 DC，负载 5% 钙盐的 原 煤 和 脱 灰 煤 分 别 定 义 为 0． 05CaRC 和 0． 05CaDC，RC 和 0． 05CaRC 热解得到的焦分别记 为 RCJ 和 0． 05CaRCJ。 1． 3 煤样的热解实验
表 2 内蒙古褐煤的灰分分析 Table 2 Chemical composition of ash in applied lignite from Inner M ongolia
SiO2 46． 18
Al2 O3 19． 83
CaO 12． 28
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锡林浩特褐煤热解特性热重分析与DAEM模型分析_李成俊
摘 要： 采用热重分析法对锡林浩特相同粒度褐煤煤粉热解特性进行了热分析研究。根据实 验数据，计算了燃烧反应速度峰值所对应的温度。褐煤粒度相同时，升温速率对最大重量损失速率 的影响很大，随着升温速率的增加，TG 曲线明显出现陡度减小，最大重量损失速率增大，并且峰值 温度有增加的趋势，挥发分析出明显提前，热解结束时间也明显提前，即热解反应更加容易发生； DTG 峰值向高温区偏移。从实验数据得到煤热解的活化能分布值显示，锡林浩特褐煤活化能随着 失重率的升高而增大，活化能处于 230 ～ 500 kJ / mol 范围。
图 1 褐煤热解 TG \ DTG 曲线
从图 1 可以看出不同工况下煤粉的热解曲线近 似，在挥发分开始析出前都有一个非常明显的水分 析出过程，说明同一种煤在不同升温速率下的热解 总体规律都表现得较一致，在水分析出后，接着挥发 分析出，最后煤焦分解。
对于热解实验，求出燃烧反应速度峰值及所对 ·70·
DAEM 基于两个假设：
收稿日期 2014 － 07 － 19 修订稿日期 2014 － 12 － 07 作者简介： 李成俊（ 1987 ～ ） ，男，硕士研究生，研究方向为燃烧技术。
·69·
我国褐煤的可开采储量达 186 亿 t，占全国煤炭 储量的 16% 以上［1］，发展褐煤发电对充分利用我国 的劣质煤资源，缓解优质煤资源紧张局面，优化煤炭 能源产业的结构，具有重要意义。热重分析是在程 序控制温度下测量物质的质量与温度关系的一种技 术［2］。从煤的 热 重 分 析 中 可 以 得 到 随 温 度 变 化 的 煤升温过程中的质量、热量的变化规律，再运用适当 的分析方法，可获得煤的着火温度、活化能等。煤是 复杂的高分子化合物，从而研究者们认为煤热解由 无限多的平行一级反应组成，其活化能呈一定的连 续分布，称之为 DAEM 模型。Miura 等人由煤的热 解实验数据发现活化能分布函数的范围太大不符合 高斯分布，所以 Miura 等人提出了新的求活化能分 布和频率因子方法，该方法不需事先规定活化能分 布为高斯分布，活化能分布由微分法或积分法直接 从实验数据中得到，更精确地预测了煤热解的实验 数据［3］。本研究主要通过 DAEM 模型对煤热解动 力学进行分析，考察热解模型的适应性。!
褐煤高效直接气化技术与装备研究及产业化
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褐煤快速热解半焦理化特性及气化活性
第5G卷第11期 2016年11月浙江大学学报（工学版）Journal of Zhejiang University (Engineering Science)Vol. 50 No. 11Nov.2016DOI：10. 3785/j. issn. 1008-973X. 2016. 11. 001褐煤快速热解半焦理化特性及气化活性孙强，张彦威，李谦，王智化，葛立超，周志军，岑可法(浙江大学能源清洁利用国家重点实验室，浙江杭州310027)摘要：为了研究长停留时间，大给料量条件下褐煤快速热解半焦的比表面积、孔径分布、表面官能团的变化规律及不同热解条件下半焦的C02气化活性，在自制沉降炉上进行平庄褐煤热解温度600〜 1 000 I：快速裂解实验，并 用N2吸附法、傳里叶变换红外光谱法及非等温热重分析法对半焦进行表征.结果表明，随着热解温度增加比表面积先增大后减小，当热解温度为9〇〇C时比表面积最大，孔径分布主要集中在中孔及微孔.官能团的红外光谱吸收随热解温度升高而减少，800 °C为分界点，800 °C以下随着热解温度提高，光谱吸收显著减少，800 °C以上减少幅度 降低，随着热解温度增加，煤焦芳香度加剧.煤焦气化活性与比表面积并无严格相关性.关键词：沉降炉；快速热解；比表面积；傳里叶红外光谱;气化活性中图分类号：TQ 54 文献标志码：A 文章编号：1008 - 973X(2016)ll- 2045 - 07 Physical and chemical characteristics and gasification reactivity oflignite fast pyrolysis charSUN Qiang, ZHANG Yan-wei, LI Qian, WANG Zhi-hua, GE Li-chao,ZHOU Zhi-jun, CHEN Ke-fa{State K e y La boratory o f Clean E n e r g y Utilization ■,Z h e j i a n g University , H a n g z h o u3100SS ,China) Abstract ：The pyrolysis of Pingzhuang lignite was performed in a homemade drop-tube furnace under long residence time and large feed amount condition at600^-1000 °C to study the changes of specific surface area(SSA)，pore size distribution,surface functional groups and gasification reactivity in C02atmosphere. The chars were characterized by N2adsorption,FTIR and non-isothermal thermosgravimetric analysis.The result shows that SSA increases at first then decreases with the rise of pyrolysis temperature and reaches the maximum at900 °C. The pore size is mainly distributed in mesopore and micropore.The spectrum absorption of functional groups declines with the temperature increasing.800 °C is the critical condition. When temperature is below800 °C,the absorption reduces significantly as the temperature increases. While the absorption diminishes slowly when temperature is above800 °C. The aromatic degree increases with the rising of temperature.Gasification reactivity has little relevance with SSA.Key words：drop-tube furnace；fast pyrolysis ；specific surface area；FTIR；gasification reactivity煤气化是煤炭清洁高效利用的关键性技术[1].煤气化主要包括煤热解和煤焦气化，在气化过程中，热解产生的挥发分会与半焦作用，影响半焦结构，降 低半焦反应活性.其原因主要有2个.1)热解或挥发分重整产生的自由基与半焦反应，占据半焦活性位.2)挥发分与半焦相互作用影响碱金属的迁移，改变 催化剂的分布状态，降低气化反应速率[2’3].为了减 少挥发分对半焦活性的影响，Zhang等>5]提出在煤收稿日期：2015 - 10 - 28. 浙江大学学报（工学版）网址：/eng基金项目：国家“973”重点基础研究发展计划资助项目（2012CB214906).作者筒介：孙强（1989 —），男，硕士生.从事煤炭分级清洁利用方面的研究.〇1^(31〇:0000-0002-5199-1217.£-1113丨1:31^叫丨31^@2_^.6(11^。
胜利褐煤半焦水蒸气气化性能浅究
Chenmical Intermediate当代化工研究154百家争鸣2017·02胜利褐煤半焦水蒸气气化性能浅究＊田慧英1（1.集宁师范学院 化学系 内蒙古 012000 2.内蒙古工业大学 化工学院 内蒙古 010051）摘要：本文通过低温干馏技术制得不同温度的胜利褐煤半焦，将这些半焦在气化炉中进行水蒸气气化实验，研究其气化特性。
研究结果表明：温度越高，半焦产率越低，干馏水产率有随半焦产率的减小而增大的趋势；SL-300、SL-400、SL-500、SL-600气化生成H 2、CO和CO 2的反应规律与SL-Raw基本一致。
随着干馏温度的升高，煤样程序升温水蒸气气化生成H2的最大生成速率值逐渐升高，最大气体生成速率温度逐渐后移，CO 2生成速率规律与H2相似。
关键词：褐煤；干馏；水蒸气气化中图分类号：T 文献标识码：ADiscussion of Steam Gasification Property of Shengli Lignite SemicokeTian Huiying（1.Department of Chemistry, Jining Normal University, Ulan Qab, Inner Mongolia, 0120002.Department of Chemical Engineering, Inner Mongol University of Technology, Inner Mongolia, 010051）Abstract ：In this article, through low-temperature destructive distillation technology to get the Shengli lignite semicoke of different temperaturesand then take steam gasification experiment on these semicoke in the gasifier, next take research of its gasification characteristics. The results have shown that the higher temperature is, the lower semicoke yield will be and the destructive distillation water yield rate will increase with the decrease of semicoke yield rat. SL-300、SL-400、SL-500、SL-600 will generate into H2、CO, which has the similar reaction regular with SL-Raw. With the increase of destructive distillation temperature, the maximum generation rate of steam temperature rising by coal sample procedure into H2 gradually increases, besides, the temperature of maximum gas generation rate gradually backwards and the generation rate rule of CO2 is similar to that of H2.Key words ：lignite ；destructive distillation ；steam gasification前言煤炭的气化反应是一项较为悠久的研究技术，尽管其发展较早，但对煤炭气化的研究仍然不够完善。
shell气化炉掺烧褐煤的应用实践
由表 ５可以看出，气化炉配烧财荣煤，通过 一系列优化调整措施解决了配煤掺烧初期出现的 一些问题后，单台气化炉主要运行数据良好，气
配煤掺烧初期，虽然出现了气化炉出口粗煤 气超温、变换炉压差增高、净化气中 Ｈ２Ｓ含量 超标等问题，但通过一系列优化调整后，问题均 得到了有效控制或解决。配煤掺烧过程中有关问 题处理后，单台气化炉主要运行数据见表 ５。
１６８０ｋｔ中间产物精甲醇，并副产 ３８８ｋｔ／ａ硫 磺。气化装置原始设计以褐煤为原料，通过干燥 单元将设计水分为 ３４１％ （质 量 分 数，下 同） 的褐煤 干 燥 至 水 分 为 １０％ ～１２％， 煤 粉 粒 度
［收稿日期］２０１９０８０５ ［修稿日期］２０１９０８１２ ［作者简介］颜昌玉（１９８４—），男，湖北仙桃人，工程师，大唐
配煤掺烧前 ５７４０ ３２６ ７８ ３８４
配煤掺烧后 ５７４０ ３２２ ７３ ３６７
３ 结束语
单从目前新天煤化工碎煤加压气化炉的运行 数据来看，气化炉的运行状况良好，各项消耗也 略低于单烧伊犁煤，实践表明，配烧财荣煤略好 于单烧伊犁煤，因而财荣煤可以考虑长期掺烧，
夹套给水 ／ｔ·ｈ－１
６３
５８
但掺烧时一定要注意使财荣煤与伊利煤混合均
１ 气化用煤的特征
１１ 气化用煤的关键基本性质 １１１ 可磨性指数
煤的可磨性标志着其粉碎的难易程度，是煤 粉制备的一项重要指标。不同的煤种，其可磨性 不同，煤 中 的 水 分、 挥 发 分 含 量 以 及 矿 物 质 成 分、结构、性质均会影响煤的可磨性。为达到入 炉煤的粒度要求，需参照不同煤的可磨性指数来 调整磨煤系统的给煤量、加载力、循环风量等。 褐煤的可磨性指数一般较高，大唐多伦气化装置 设计原料煤 （褐煤） 的可磨性指数在 ５０左右。 １１２ 灰熔点、粘度
锡林郭勒褐煤清洁利用技术适用性研究
锡林郭勒褐煤清洁利用技术适用性研究
史志慧;苏日古嘎;侯泽健;刘树森
【期刊名称】《煤炭加工与综合利用》
【年(卷),期】2024()1
【摘要】锡林郭勒盟褐煤可采储量1 400余亿t,年采量1亿t以上,主要通过燃烧用于发电、供热,利用效率低,高效清洁利用水平有待提高。
选择当地3种代表性煤样,以格金低温干馏、热解和直接液化技术为研究手段,讨论不同锡林郭勒褐煤对清洁利用技术的适用性。
实验结果表明,3种煤样在不同技术方向上差异显著,结合其气液固三相产物的收率和属性进行评价,认为来自于胜利矿区的样品更适于制取半焦,乌拉盖矿区的样品更适于气化技术,来自于白音华矿区的煤炭则有成为优良直接液化用煤的潜能。
结合当地资源环境特点,认为低温热解制取半焦是适宜锡林郭勒褐煤未来清洁利用的技术方向。
【总页数】6页(P73-78)
【作者】史志慧;苏日古嘎;侯泽健;刘树森
【作者单位】锡林郭勒职业学院褐煤粉煤灰工程技术研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ533
【相关文献】
1.褐煤热解分质清洁利用研究进展
2.褐煤清洁高效利用——K-燃料褐煤改性提质技术
3.关于褐煤清洁利用途径及工艺方案选择的研究
4.锡林郭勒盟褐煤资源综合开发利用
5.我协会助力锡林郭勒盟推动褐煤资源高效提质转化利用
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一般，采用基于质量作用定律的下述动力学
' 方程来表述实验数据 2(:
学=虹1 —/)”
(1)
式中：”--- 总反应级数；
*——物质转化率％
碳转化率*:
— 60—6t
3、
*d60(1—Wsh)
⑵
式中60 ——气化初始段煤焦样质量，mg；
6t ------ 1时刻煤焦样质量，mg；
7閱一一煤焦中灰分质量分数，取为样品完
首先在实验室管式炉实验系统上进行了锡 林浩特煤焦的制取工作。该煤焦制取实验系统 见图1实验中采用七星华创D07-19B型质量流 量计和D08-2D/ZM型质量流量控制显示仪分别 来测量和控制气体的流量斯(Sartorius)公司生产的 BS210S型微克电子天平进行锡林浩特褐煤的称 量％实验中将约1.0 g煤样平铺在瓷舟中，然后 将瓷舟平稳推入石英管的中部％先打开质量流 量计，将氮气送入石英管吹扫石英管10 min,然 后启动管式炉的温控程序，加热升温，温度由室 温开始以10 °C/min的升温速率升温至1 000 C，当管式炉内温度到达1 000 C后恒温维持 30 min，最后将煤焦在氮气氛围中降温至室温％
项目
数值
!”/%
38 1
V”/%
23541
"”/%
6541
FC”/%
32. 08
C”/%
41. 8
H”/%
26
O"/%
1026
N”/%
0563
S”/%
02
1.2实验过程 1.2.1等温气化实验
实验在法国塞塔拉姆仪器公司生产的Labsys
收稿日期2019-02-26 作者简介：江晶亮(1983 -),男，硕士，长期从事化工余热回收系统研发和设计工作％
结果表明，随着制焦温度的升高，煤焦的气化失重量减少，气化反应的时间延长，气化反应性略有降低％随着
气化温度的提高，锡林浩特褐煤煤焦在相同时间内的碳转化率增加，煤焦的气化时间缩短，气化温度对煤焦的
气化反应性有较大的影响%随着升温速率的增大，TG曲线、DTG曲线均向高温侧偏移%升温速率越大，相同
温度时煤焦的碳转化率越低，气化反应速率达到峰值对应的气化温度随升温速率的增大而升高％随着升温速
第50卷第5期 2019年％月
锅炉技术
BOILER TECHNOLOGY
Vol. 50, No. 5 Sept, 2019
锡林浩特褐煤气化特性研究
江晶亮$,陈君$,刘银河2
(1.上海锅炉厂有限公司，上海250245； 2.西安交通大学能源与动力工程学院，陕西西安710049)
摘要：利用同步热分析仪研究了制焦温度、气化温度以及升温速率等因素对煤焦气化特性的影响％研究
全反应结束后的剩余质量分数％
式(1)两边取对数，得到
In * = 11+ ”ln(1 — *)
(3)
控制仪
图1管式炉实验系统图
其次，在法国塞塔拉姆仪器公司生产的Labsys Evo同步热分析仪上完成了锡林浩特褐煤煤焦的 程序升温气化特性实验研究％实验步骤：首先， 打开实验系统的循环冷却水，并对热分析仪器各 个气路的气体流量进行设置；其次，用电子天平 秤取8.0 + 0. 1 mg的锡林浩特褐煤煤焦，放入刚 玉圮竭的底部铺平；打开热天平炉膛，放置好圮
温到终止温度(1 300 C),锡林浩特褐煤的热质
量损失曲线由计算机自动采集％
1.3反应动力学计算方法
1. 3. 1等温气化反应动力学计算
等温法是在实验设定的温度下实验样品质
量随时间的变化关系，然后计算出每个不同反应
时间下的碳转化率和气化反应速率，并且用于动
力学参数求解的方法％等温气化可以反应出固
定温度下煤样随时间变化的反应特性％
% 限[15] 学者们普遍采用热分析仪对煤焦气化反
应特性进行研究，主要有等温热重和程序升温热
' 重2种方法 1620(,研究结果对工业生产更具有实
际指导意义％ 为了深入研究高温下煤焦的气化反应特性，
本文利用同步热分析仪研究了煤焦的等温气化 特性和程序升温气化特性，重点探讨了制焦温 度、气化温度以及升温速率等因素对煤焦气化特
20
锅炉技术
第50卷
Evo同步热分析仪上进行。具体实验步骤:在纯度 为99. 999%的N# (流量50 mL/min)气氛下，从 室温以30 °C/min的恒定升温速率升温到一定的 热解温度(1 100 °C、1 200 °C、1 300 C )制焦，保 持恒温30 min；然后以约30 C/min的速率降温 至气化反应温度(800 C、900 °C、1 000 C)，同时 将反应的气路切换为气化反应气体 (CO#流量 50 mL/min),保持恒定温度进行锡林浩特褐煤气 化反应，反应时长约为30 min；最后再通入空气 10 min将残碳燃尽以获得灰的质量％反应过程 锡林浩特褐煤的失重曲线由计算机自动采集％ 1.2.2程序升温气化实验
竭试样，关闭热天平炉膛并使炉体密封 ；然后，用
真空泵将炉膛抽真空，再用惰性气体N2 (流量
50 mL/min)吹扫炉膛10 min并保持室温
(30 C )5 min；最后将反应的气路切换为CO2气
化反应气体(CO2流量50 mL/min)，分别以 10 °C/min、20 °C/min、30 C/min 的升温速率升
性的影响％
1实验
1.1实验样品 本文的实验研究样品为锡林浩特褐煤，经
过破碎、研磨、筛分、干燥后，选用粒径范围为 #200 的煤粉作为实验样品％锡林浩特褐 煤煤灰的软化温度(ST)为1 190 C，流动温度
' (FT)为1 210 °C 1( %锡林浩特褐煤的元素分析、
工业分析见表1%
表1锡林浩特褐煤的工业分析及元素分析
率的增大，煤焦气化反应活性变好，气化反应进行的更加剧烈％
关键词：气化速率；碳转化率；程序升温热重
中图分类号：TQ54
文献标识码:A
文章编号：1672-4763(2019)05-0019-07
0 前言
煤气化是当前煤化工行业的重要技术之一， 不同煤种的气化反应特性已受到国内外相关学 者的广泛重视[14] %煤焦的气化反应特性受制焦 温度、气化温度及升温速率等多种因素的影 响[511]%原煤的热解温度不同，其热解反应程度 也就不同，热解温度的高低会影响煤焦挥发分的 析出，也会影响焦样的气化反应活性％