第12举第2期 2012年4月
过程工程学报
The Chinese Joumal of Process Engineering
炼焦煤尾煤热重动力学分析及热解产氢
刘海兵，郭战英，惠贺龙，付兴民，柳树成，李成，舒新前
[中国矿业人学(北京)化学与环境工程学院，北京100083]
Vol.12 No.2 Apr.2012
摘要：基于热重分析和固定床热解实验，研究了升温速率和温度对高矿物质含量的炼焦煤尾煤热解特性的影响。尾煤热解过程可分为室温至400.400~600及600~950℃C三个阶段.尾煤与焦煤热解曲线基本吻合，尾煤热解特征温度略向高温区推移.采用Coats-Redfem积分法拟合计算了尾煤热解的动力学参数，得出反应活化能为22.6~66.2kJ/mol，热解过程可用3个二级反应描述.30g尾煤固定床实验结果表明，氢气在低于400℃析出很少，400~600℃缓慢析出，之后随温度升高析出增加，600℃后大量析出，900℃左右达到最大析出量.终温950℃时，30g尾煤热解产气4300mL，氢气产量1722mL；焦煤产气7950mL，氢气产量2716mL，尾煤热解富氢气体产量达焦煤热解气产量的54%，其有较高的再利用价值。
关键词：炼焦煤尾煤；焦煤：热解：动力学：氢气析出
中图分类号：X705 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009606X(2012)02025306
认为在煤热解转化过程中煤中无机矿物质和有机物质转化存在一定联系.国内外一些研究者[14,15]认为煤中矿
煤炭约占我国一次能源消费的70%，随着煤炭工业的迅速发展，煤炭洗选废弃物处理已成为制约选煤工业可持续性发展的重大课题。月前平均原煤入洗率已达 50.9%，尾煤产生量约占入洗原煤量的2.5%~3%.如按 2010年煤炭开采量32.4亿吨计算，目前每年产生尾煤为4000~4800万吨，按49%灰分折算，折合标煤近1800 万吨：尾煤的存放与闲置不仅对环境造成破坏、带来安全隐患，也是对尾煤中有价资源的浪费！-，焦煤尾煤具有高灰、颗粒细、具有粘结性的特点，其热解特性是燃烧设备设计和可肇运行的重要影响因素，常规处理方法是掺到煤中燃烧[5-7]，产生二次污染，对尾煤的形态、输送、燃烧装置等技术要求较高.Finney等ll对尾煤进行了热处理比较，发现热解可得到低热值产品，气化实验结果不理想
一般认为，氢气不仅是化学工业的基础原料，也是一种清洁燃料。相对于常规制氢技术的高成本，可探索采用非传统的废奔物热解技术制备氢气(3-10，制备合成气原料或洁净燃料.Poradal"]对热解H2的生成速率曲线进行分峰拟合发现，H2的生成是5个基元反应的结果，低温时H2主要来自氢化芳香结构脱氢，而芳香结构缩聚脱氢是高温时Hz的主要来源，Krevelen12]认为煤热解中H，在低加热速率下生成温度范围较宽，主要是因为大量重叠的一阶反应结合导致热解初期产品中氢气形成是由脂环族脱氢形成，在高温阶段，热解产品中氢来源于缩聚反应和其他反应中的脱氢环化.Samaras等[13]
收稿日期：20120307，修回日期：20120405
基金项目：国家自然科学基金资助项目(编号：90610014；51108453)
物质对热解过程有抑制作用，且随矿物质增加而增加。
国内尚未见对炼焦煤尾煤热解的研究报道，本工作结合热天平实验和固定床管式炉热解实验装置，考察了山西汾西焦煤集团尾煤热解的动力学和热解过程，并与原焦煤热解过程及产率进行了比较，探讨了高灰炼焦煤尾煤的热解特性和产氢规律，为下一步高灰尾煤热化学转化制备富氢气体和尾煤资源化利用提供理论基础。
实验 2
2.1实验原料
实验原料采用山西焦煤集团汾西矿业公司贺西煤矿主焦煤和洗选后尾煤，原料粒径为150μm，自然干燥后备用.尾煤和焦煤的工业分析与元素分析见表1，可见焦煤尾煤具有高灰、低硫、低H/C和低热值的特点，原焦煤具有低灰、低硫及高热值特点.尾煤比焦煤灰分
高，挥发分较低 2.2实验仪器
热重分析实验采用ThermoPlusEVOTG-DTA型热重分析仪(日本理学公司)：热解实验装置采用SK2-2-12 型电加热固定床管式炉(天津中环实验电炉有限公司)，由一根直径30mm、长1200mm的石英管和一个带程序温控仪的电加热装置及一个D07-11C型累积积分质量流量计(北京七星华创电子股份有限公司)组成：热解气采用GC-2014C型气相色谱仪(日本岛津公司)分析，原料的T业分析采用XL-1型箱式电阻炉(天津中环实验
作奢简介：刘海兵(1975-)，男，内蒙吉包头市人，博上研究生，环境工程专业，E-mail:Ihblff@126.com：舒新前，通讯联系人，F-mail:shuxinqian@126.com
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