粉煤低温快速热解主要影响因素的基础性研究

摘　要：文章用粉煤的加工利用为依据，面对煤热解工艺，引进悬浮态高固气比反应技术，以提升反应速率、加快反应时间、提升煤焦油收率为目的进行研究，为悬浮态高固气体比反应技术在粉煤低温快速解热技术当中的应用提出理论基础。

关键词：粉煤低温快速解热　因素　基础　研究

文章对粉煤低温快速解热技术的理论和实践进行了研究，为粉煤低温快速热解技术创造了理论基础。

一、煤热解的分类

煤热解通过热解的环境和形式的区分，可以分为以下几点：

1.通过热解温度的不同可分成低温热解、中温热解及高温热解三部分。

2.通过加热速率的不同可分成慢速、中速及快速三部分。

3.通过所处环境的不同可分成热解、催化热解、加氢热解及催化加氢热解。

4.通过反应器里的压力呈现可分成常压热解、真空热解及加压热解三部分。

二、煤热解的主要原因

1.热解温度

关于明确的煤种及工艺环境，热解温度是通过气体、液体、固体三类产品的产率和成分决定的。通过对平朔煤经过不同温度热解进行探讨，发现由于煤热解温度的提升，热解气的产生加大，半焦的产生降低，焦油的产生在600℃上下是最大值。并指出各类气体组分的产生不但同反应温度紧密相连，还和煤里产生该组分的官能团的成分和所占比率有直接影响。

2.升温速率

通过研究可以发现，加快升温速率，可以有效加大煤热解过程里煤气和焦油的产出。经过热分析仪对煤热解过程进行探讨发现，通过升温速率的加大，煤热解的开始温度、失重峰温度都朝着高温区移动。再通过对煤的快速热解的气相及固相产生的生成规律进行实验，表明迅速加热会让煤的一次热解产物同热的煤粒触碰时间缩短，降低了活性挥发物构成二次反应的机会，加大了气体和液体的产出。

3.压力

煤在降压的环境里热解失衡升高，焦油收率降低，这是因为在降压环境里挥发物因为煤颗粒从里向外逸出时阻碍降低，不容易产生二次反应的结果。通过使用自制加压热重分析仪实验发现，在N2环境里，压力对煤的热解过程的影响规则可以看出，热解时压力的影响只能在达到某种温度时才表现出来，在这个温度过后，挥发分产率会因为压力的加大而降低，降低的程度受煤种的影响。

4.气氛

热解气氛对煤热解产生物的排列和构成都具有鲜明的影响。煤的主体属高分子聚合物，煤的碳氢比率相对来讲比油品高，所以，要把煤热解制油品，一定要加热、供氢，所以反应气氛的抉择十分关键。通过对H2和N2里的东胜烟煤进行热解，发现煤在H2环境里热解比在N2环境里热解获取的气体产率更好，质量也更佳。在快速加热的环境里，环境和温度对东胜煤热解的影响，表明了在正常压力里H2里的液态烃及CH4的产量和在N2里相比较分别提升了80%和2.5倍。

5.粒度对煤热解的影响

煤粒度的大小直接决定了煤在反应过程里传热传质和挥发分逸出的效果，对热解结论影响较大。通过对不同粒径煤进行试验表明，大的煤颗粒热解加热时间要加大，它热解产物逸出的阻碍更大，煤的一次热解产物产生二次反应的概率加大。

6.驻留时间

煤通过热解环境驻留时间会改变煤焦的构成及煤焦的气化反应活性。通过相关实验可以表明，加长恒温时间可以让煤焦的气化反应活性降低。通过对煤热解产物的构成和影响原因进行试验发现，压力和驻留时间对于热解的影响都是因为二次反应形成的，驻留时间加长相当于加大了体系的压力，压力提升而使产物的逸出受到阻碍。

7.催化剂的影响催化剂添加入后可以有效降低煤热解过程中的热解温度，加大热解转化效率，而且可以获得高附加值的产品成分，所以，受到了很多研究者的关注，并且已有了一定的成效。通过对煤热解催化剂的研究表明，天然矿石、碱金属氧化物、过渡金属氧化物、金属、及其硫化物适合当做提升煤热解过程里的焦油产率的催化剂，然而有些沸石、分子筛对于煤热解过程里BTX有非常好的选择催化功能，适用于煤热解制BTX的催化剂。

四、煤低温热解的发展趋势

1.原料粉煤化

通过流化床粉煤气固热解技术、固体热载体快速热解技术、流化床热解煤气发生炉和循环流化床锅炉紧密结合技术，有效改善煤热解反应力的传热作用，让升温速率提高，粉煤容易达到内外均衡的温度，改变了反应力的传质效应，让反应生成的挥发物逸出速度提升，有效的获取较高的焦油收率。

2.装置大型化

现在的低温热解装置过于分散并且规模过小，各种热解技术在生产方式上还需要更加提升，才能满足大型装置的高效环保的要求。

3.低温加速热解

通过实验表明在低温的环境里，煤热解过程的热解时间越快，焦油的收率也就越多，高温环境里，煤热解的时间加大、焦油收率下降、气体的收率加大。

四、结束语

通过对粉煤的加工利用为前提，对于煤热解的工艺进行分析，引入悬浮态高固气比反应技术，来提升反应速率，降低反应时间，提升煤焦油收率为目的进行研究，进一步分析了粉煤低温快速热解的主要影响因素。参考文献[1]史磊.半焦的活化剂脱灰研究[D].大连理工大学.2008.[2]郑琼香.焦炭粉制备高强度型焦的工艺及机理研究[D].中南大学.2010.