传源卤环境 872
研究与探讨
预处理条件对沥青岩粘结特性的影响
陈汉平2
董安民？冯道显！王贤华2张真？刘汝杰1邵敬爱2邓婷婷1日
（1中国电力建设工程咨询中南有限公司湖北武汉430071
2华中科技大学能源与动力工程学院，煤燃烧国家重点实验室湖北武汉
430074）
摘要为研究预处理对沥青岩粘结特性的影响，利用固定床反应器对样品进行低温氧化处理。运用达西定律，以初始粘结温度为指标，研究了氧化温度、氧化时间、粒径对沥青岩粘结性的影响。正交实验研究表明，低温氧化使沥青岩的粘结性得到改善，并且氧化温度240℃、时间20min、粒径1~1.4mm为最佳预处理条件；由极差R得到，氧化温度对沥青岩粘性的改善作用最为显著，粒径和氧化时间的影响相对较小；随着氧化温度的增加，失重率不断增大，初始粘结温度先增大后减小，最大初始粘结温度为255℃。
关键词沥青岩
低温氧化粘结性初始粘结温度
中图分类号：TU526.42
文献标识码：A
在我国，沥青岩大量存在于青海、新疆和四川等地"，其挥发分含量高，不仅广泛用作建筑材料和铺设公路(2-3)而且也可以作为燃料发电。但由于沥青岩属于高粘性燃料，了解其粘结特性，对其高效利用具有重要的意义。
在煤的粘结特性方面已有广泛的研究。粘结性很高的燃料因粘性高，会发生膨胀、熔融现象，因此会堵塞颗粒孔径，不利于挥发分的析出，所以会影响燃料的着火点，其次，因为在受热过程中胶质层会析出，再加上灰颗粒间会发生粘结现象，所以使得氧气扩散到颗粒表面的反应受到阻碍，面不利于燃料的燃尽，并且因为燃尽不易，使得颗粒的温度一直较高，当其在燃烧过程中飞撞到锅炉内的受热面上时，会使炉内的结渣现象加重，影响锅炉的持续稳定运行(4。目前国内外的破粘方法主要有氧化破粘54)加添加剂7、煤焦掺混法8 及机械破粘法9等。预氧化法与其他方法相比具有工艺简单、酸粘效果显著、可简化炉型的优点，因此受到广泛关注。
Maloney等6:发现少量的氧就可以对煤样的膨胀性和软化性产生很大影响，得到低温氧化可以使煤样体积大幅减少，使软化和膨胀温度增加，也会使固化温度得到轻微的减小。Gasior等"研究发现，预处理后的煤在富含氢气的气氛中不会聚集和结块，预处理后煤样的焦炭脱除了部分挥发分，煤样的粘性得到一定缓解。Kam等"探究了氧化对烟煤粘性的影响，得到了较好的氧化破粘的条件，在更高温度和更高氧浓度下煤样的粘性并不能得到更好的缓解。尽管国内外做了很多关于煤粘结性的研究，但对沥青岩粘结特性的研究很少。本文在固定床上对沥青岩低温氧化，再运用达西定律，以初始粘结温度为指标判断粘性缓解情况，通过正交实验获得最佳改性条件，并探索氧化温度对沥青岩粘性影响。 1实验
(1)实验样品。将沥青岩干燥并研磨至4种不同粒径：0-0.2mm，0.2~0.6mm，0.6~1mm，1~1.4mm。用密封袋置于干燥器中保存。采用西班牙LasNavas公司的SDTGA型工业分析仪和德国Vario公司的EL-2元索分析仪对沥青岩进行工业分
文章编号：1672-9064(2018)02-012-03
析和元素分析，结果见表1。可见沥青岩的挥发分和硫的含量很高，分别达到了51.6%和8.1%。
表1沥青岩工业、元素分析
%
元素分析
工业分析
样品M,VAFCuCuHuNSO 沥青岩 3.72 51.60 23,42 21.26 43, 18 5.40 0.63 8. 10 15.55
(2)氧化样品的制备。氧化样品的制备是在恒温管式固定床反应器（如图1所示）中进行，考察粒径、氧化终温、氧化时间（氧化终温停留时
间)对沥青岩粘结性能的影响。因为正交实验是一种解决多因素、多水平实验的有效方法，且用正交表可以找到最好或者较好的实验
8 江
固定床实验装置图
条件，可用于寻优12],所以本文首先探索最佳改性条件，实验条件为，粒径：(0~0.2.0.2~0.6.0.6~1、1~1.4)mm，氧化终温：(200、240.280.320)℃，氧化时间：（10、20、30.40)min，选用的是3因素4水平的正交表，首先得到了最佳改性条件，然后再对最佳改性条件进行验证，并以最佳条件中的时间、粒径为定值，进一步探索温度对沥青岩粘性影响，选用温度：(200、220、240、260、280、300)℃。将25g样品推人炉中部，通入250mL/min空气，并从室温10℃C/min升温到氧化终温，保温一定时间，冷却至室温后收集样品，用样品袋密封保存于干燥器中，用于粘性测试。
(3)沥青岩的粘性测试。粘性的评判是以初始粘结温度为指标。为了测试初始粘结温度，根据达西定律的原理设计制作了一套测试系统，如图2所示。主要测量不同温度下，流过填充沥青岩颗粒样品室的压差。测试系统主要由5部分组成，主要包括装样品的样品室（Φ=22mm）、质量流量控制器、加热设备管式炉、K型热电偶、压力表。为防止燃料在反应过程中被气体带出，在样品室两端都塞有一定量的石英棉，实
基金项目：国家自然科季基全(51376075,51661145010）
作者简介：重安民(1993~)，女，硕士研究生，研究方向；易沾污燃料改性。
2018.NO.2.
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