第12卷第2期 2012年4月
过程工程学报
The Chinese Joumal of Process Engineering
低阶碎煤有氧热解制备兰炭的工艺条件钟梅"，高士秋，张志凯，岳君容，许光文
Vol.12 No.2 Apr.2012
(1.中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室，北京100190：2.新疆大学化学化工学院，新疆乌鲁木齐830046) 摘要：以流化石英砂为介质，研究了热解温度、O，浓度、原煤停留时间及粒径等流化条件对由小粒径低阶碎煤历制半焦的理化性质的影响，结果表明，1~13mm小粒径低阶煤在热解温度大于850℃及Oz浓度、热解时间分别不低于3%(@)和120s的条件下，可制得固定碳含量高于82%()、挥发分含量低于7%()的兰炎.热解温度由650℃升至 950C，碳晶格的微晶晶面间距(doz)由0.383nm减小至0.372nm，半焦品格的有序化程度增加，氧气浓度为7%(o)时，半焦的比表面积最大，为242.71m"/g，同时氧化反应活性也最大，长有氧气氛下的热解时间，半焦孔隙结构因烧蚀而塌，半焦的比表面积和活性降低。
关键调：低阶煤；半焦；热解：有氧气筑
中图分类号：TQ53 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009606X(2012)020231-08
高.Borrego等(在1300℃的下行床中考察了氧气浓度对半焦的影响，认为少量氧气抑制挥发分析出是由于氧
褐煤、长焰煤、不粘煤等含水量高、煤化程度低、热值低的低阶煤约占我国煤炭储录的57.4%"，目前其主要利用方式是燃烧和气化，热解/轻度气化也是实现其提质利用的主要方式之一，目前国外具有特色的煤热解技术主要有ENCOAL温和气化工艺、ATP热解工艺、 COED热解工艺和ECOPRO热解T艺(23)等，这些工艺对煤种及粒度有一定要求，如ENCOAL工艺要求烟煤或次煤粒度为3~50mm我国对煤的轻度热解/气化技术也进行了不同程度的研究和开发，代表性的有DG 固体热载体煤干馏工艺日、多级回转炉煤热解工艺(5)等使用最广泛的工艺是在鲁奇三段炉基础上开发的内热式低温T馏炉[]，出于料层透气性的考虑必须使用25 mm以上的块煤，原料成本高.原煤通过分级制备块煤的过程中产生的25mm以下的小粒径煤不适宜用作现有下增炉的原料，通常低价出售作为炉燃料
流化床热解可实现对小粒径低阶煤的提质，一般需供入热解气和半焦为热解反应提供热量，煤在有氧条件下热解或轻度气化，因此，研究低阶煤的有氧热解行为有重要意义．目前对煤热解行为研究较多[7-10]，大多在情性气氛下进行，少数文献1911-131报道了氧气对热解产物的影响.Zeng等9在连续进料的流化床中用0.5~1.0 mm的煤粒，考察了过量空气系数对热解产物分布的影响，发现随过量空气系数增加，焦油及半焦产率下降， H2,CH4,C,等可燃气体组分也量下降趋势，半焦的CO2 气化活性先增加后降低，过量空气系数为0.15时活性最
气参与了半焦表面的交联反应，降低了颗粒的可塑性；随氧气浓度增加，均相及非均相反应程度都增加，燃烧引起的质量损失比氧气对热解的抑制作用更显著，因而烧失率先降低后增加.Guo等[12]在流化床中考察了O2与 H,O气氛对半焦品质的影响，发现当煤连续加入反应器中时，半焦与挥发分间的相互作用抑制了半焦的气化活性，尤其是02优先与挥发分反应，因而在O2含量2%（g) 条件下，半焦的气化活性较15%H0及2%（@0+15% H,O气氛下低.Zhang等141研究了热解时间及湿度对半焦反应活性的影响，认为半焦的反应性决定于活性点数，当热解强度增加时，活性点位减少，反应活性降低：此外，热解时间越长，具有催化活性的组分越低，在定程度上也降低了半焦的活性
目前的煤热解研究多针对无氧气，而煤在有0 时的热解过程与尤氧时有较大差异，如商业化干馏炉生产兰炭的工艺该工艺产生的部分热解气从反应炉底部返回高温床层，与空气接触，一方面燃烧放热提供装置运行所需热量，另一方面抑制半焦氧化，提高半焦产率因此，研究有氧条件下煤的热解特性对碎煤热解生产兰炭工艺开发具有重要意义，本研究以流化石英砂为介质，考察了温度、氧气浓度、颗粒停留时间与粒径对煤热解的影响，操讨制备兰炭[固定碳大于82%(@)、挥发分低于7%())的合适工艺条件，同时，分析了热解条件与半焦活性、表面形貌及孔隙结构等的关系
收满日期：20120209，修固日期：20120301
基金项目：国家重点基础研究发展规划(973)基金资助项目(编号：2011CB201304)：国家自然科学基金资助项日(编号：21076217)：中国科学院战略性先
导科技专项基金资助项目(编号：XDA07010100)：新疆维吾尔白治冶区青年教师科研培育基金资助项目(编号：2011XJEDUS03)
钟梅(1981-)，女，四川省德阳市人，博士研究生，讲师，主要从事发热解与气化研究：通讯联系人，许光文，Tel:010-82544886，E-mail
作者简介：
gwxu@home.ipe.ae.cn,高±秋,Tel: 010-82627076, E-mail: sqgao@homeipe.ac.cn 方方数据