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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
宁东典型中低阶煤热解过程中氮和硫元素赋存形态与其变迁规律的关联性研究 附视频
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  • 作者

    崔明果 陈慧君 申岩峰 鲍卫仁

  • 摘要
    作为分级转化比较理想的中低阶煤,认识和理解宁东典型中低阶煤在热转化过程中氮、硫元素迁移转化行为对污染物的调控至关重要。目前煤热转化工艺多以气化为主,其中热解作为气化的基础阶段,在煤热转化过程中至关重要,因此在深入认识煤质特性的基础上,研究宁东地区典型中低阶煤所含硫、氮元素在热解过程中的迁移与转化规律,实验结果不仅有望为宁东中低阶煤的热转化工艺条件优化及污染物控制提供理论依据,也可为目前的气化工艺过程污染物调控提供基础数据。基于此,以宁东地区的羊场湾煤(YCW)、上湾精煤(SW)与梅花井煤(MHJ)为研究对象,使用固定床反应器,探究三种不同硫含量的煤在热解过程中HCN、NH3与H2S的释放规律,主要考察了元素赋存形态、热解温度(10 ℃/min,300 ℃~900 ℃)与升温速率(3 ℃/min~10 ℃/min,900 ℃)对氮、硫元素迁移转化的影响。结果表明:HCN的释放量随着温度升高而逐渐增加;NH3的释放主要集中在500 ℃~900 ℃,其最大释放峰温为700 ℃;H2S的释放主要集中在400 ℃~900 ℃,其最大逸出峰温为600 ℃和800 ℃,分别对应于硫铁矿硫与部分不稳定有机硫的分解。较高的灰分含量能够阻止自由基间相互结合,使更多的含氢自由基与含氮自由基结合生成HCN;季氮含量越高,NH3的释放量越大;不稳定有机硫占比越高的煤样H2S的释放越多。适宜的升温速率有利于HCN发生二次反应生成NH3;随着升温速率的增大,产生热滞后现象;当升温速率由3 ℃/min提高至10 ℃/min时,MHJ的HCN、NH3和H2S的转化率均呈明显下降趋势,HCN的转化率由4.02%降至1.28%,NH3转化率由13.80%降为3.91%,H2S转化率由38.33%降至26.04%。综上,元素赋存形态、热解温度与升温速率对热解过程中氮、硫元素迁移影响均较大。灰分含量、季氮含量与不稳定有机硫含量较低的煤样在10 ℃/min的热解条件下,氮、硫污染物的释放较低,对环境影响较小。
  • 关键词

    煤热解氮迁移硫迁移热解温度升温速率元素赋存形态

  • 文章目录

    0 引 言
    1 实验部分
    1.1 原料性质
    1.2 实验流程
    1.2.1 NH_(3)与HCN气体的测定
    1.2.2 H_(2)S气体的测定
    1.2.3 工况条件的设定
    2 结果与讨论
    2.1 实验用煤的XPS分析
    2.2 煤热解过程中氮的产物分布及释放行为
    2.2.1 煤热解过程中氮的产物分布
    2.2.2 热解过程中NH_(3)与HCN的释放
    2.2.2.1 温度对NH_(3)和HCN形成与释放的影响
    2.2.2.2 升温速率对NH_(3)和HCN形成与释放的影响
    2.3 煤热解过程中硫的产物分布及释放行为
    2.3.1 煤热解过程中硫的产物分布
    2.3.2 煤热解过程中H_(2)S的释放
    2.3.2.1 温度对H_(2)S形成与释放的影响
    2.3.2.2 升温速率对H_(2)S形成与释放的影响
    3 结 论
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