煤的热解与硫析出特性试验研究

我国石油和天然气资源相对缺乏,而煤炭资源丰富,我国是世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家。由燃煤排放的硫污染物对环境产生的污染已经成为我国目前最大和最严重的大气污染源,给我国国民经济带来重大损失。因此控制硫污染一直是我国治理大气污染的重要内容,而研究燃煤硫析出规律是实现煤清洁燃烧的基础工作之一。煤的热解是煤燃烧过程中的一个重要初始阶段,是硫污染物形成的主要环节,所以对热解过程中硫变迁规律的认识不但可以了解煤中硫形态分布的重要信息,同时对于开发和评价新的脱硫技术和煤转化工艺,以达到煤的洁净转化利用有重要意义。 本文应用热重—质谱—色谱联用系统、管式炉热解反应器和快速智能定硫仪,研究三种高挥发分煤种的热解特性和热解硫析出特性,对热解硫析出的两种主要产物（H2S和COS）进行了监测分析,得到硫的赋存形态、粒径大小以及矿物质对各种形态含硫气体析出的影响规律。同时考察龙口褐煤快速热解过程中总硫析出特性。 首先,本文在瑞士Mettler-Toledo公司的TGA/SDTA851e热分析仪上研究了试验参数对热解特性的影响。第一,温度是影响煤热解反应最主要的因素。煤在热解过程中随温度的升高总共要经历三个阶段,低温失重阶段、活泼分解阶段和二次脱气阶段。其中活泼分解阶段是主要热分解阶段。第二,热解升温速率增大,热解初温降低,终温升高,热解温度区间变宽,热解最大失重速率（dw/dt）max增大,热解峰温Tmax升高,热解总失重增加,热解活化能和频率因子增大。第三,煤样粒径增大,TG曲线向高温区移动,煤样初始热解温度和热解峰温增大,（dw/dt）max变小,总失重降低。第四,随煤化程度的升高,TG曲线向高温区移动,煤的热解初温升高、终温降低,主要热解温度区间变窄;（dw/dt）max和Tmax增大,最终失重率下降。热解产物释放特性指数D变小,煤样挥发分析出性能降低,热解活化能和频率因子增大。 其次,应用管式炉热解反应器和快速智能定硫仪研究龙口褐煤快速热解过程中的硫析出特性。研究表明,煤中硫析出主要温度范围为450℃～500℃和550℃～600℃,分别是易分解的有机硫和黄铁矿硫的分解造成的。600℃之后,硫脱除率不再发生明显变化,最终的硫析出率在55%左右。