褐煤低温热解及半焦燃烧、成浆特性的试验研究

随着能源需求的增加和煤炭资源的大量消耗,无烟煤、烟煤等高阶煤消耗量日益增加,供应日趋紧张。在此情形下,褐煤等低阶煤的利用越来越受到重视,研究褐煤的高效清洁利用,对缓解能源供应紧张局面、优化我国能源结构意义重大。 褐煤的煤化程度低,水分含量高、挥发分含量高、热值低,易风化自燃、难以储存,单位能量的运输成本高,直接燃烧的热效率较低,不利于制高浓度水煤浆,可利用性较差。因此,必须对褐煤进行改性处理,提高其可利用性。 本文采用低温热解法对褐煤进行改性处理,热解温度在450℃～650℃之间,以热解终温和终温停留时间为变量,研究热解处理后褐煤的煤质特征、孔隙结构的变化规律,观察热解终温和停留时间对半焦特性、焦油成分、煤气成分及各组分产率的影响。研究褐煤低温热解制得的半焦的燃烧特性与成浆特性,为褐煤半焦的利用提供参考。用热天平对原煤和半焦进行热重试验,采用热分析法分析其燃烧特性,获得着火和燃烧特性指数以及燃烧反应动力学参数；研究褐煤半焦的成浆性、流变性和稳定性,分析热解温度和停留时间对褐煤半焦燃烧与成浆性能的影响,并对褐煤燃烧和成浆性能产生变化的原因进行了探讨。 通过试验发现,低温热解可有效去除褐煤的内在水分,促进亲水性的含氧基团的分解,降低其挥发分含量,提高褐煤的煤阶,使得改性后的褐煤具有趋向高阶煤的特性,且热解温度越高,热解程度越深,这种趋势越明显。改性后,褐煤的着火温度升高,各燃烧特性指数都有所减小,活化能增加,反应活性变差,但热稳定性比原煤高,从而有效解决了褐煤易自燃的问题。成浆性试验表明,改性后的褐煤半焦水煤浆最大成浆浓度大幅度提高,并呈现剪切变稀的假塑性流体特征,提高热解温度可有效地提高褐煤半焦的最大成浆浓度,并有利于改善浆体的流动性和稳定性。热解时间对褐煤的热解及改性后褐煤的燃烧和成浆性能影响相对较小。