我國典型低品質煤提質利用及分級分質多聯(lián)產的基礎研究.pdf

1、我國經濟的快速發(fā)展提出了對能源需求量的逐年攀升，隨著高品質能源的不斷消耗，儲量巨大的低品質煤炭資源的開發(fā)和利用成為保障能源持續(xù)供給和經濟發(fā)展的必然要求。受制于低品質煤的自然缺陷，改性提質成為低品質煤資源開發(fā)利用的關鍵技術。微波和水熱是典型的低品質煤樣脫水改性提質方法，能夠一定程度上消除低品質煤缺陷，提高其能源品位和資源價值，從而彌補高品質煤炭資源的不足。
　　基于粉煤鍋爐的以發(fā)電為前提以低品質煤提質為基礎的煤炭分級分質多聯(lián)產系統(tǒng)是

2、符合我國國情的煤炭利用方式，它基于煤炭具有能源和資源雙重屬性的理念，集合了電力、化工和建材等系統(tǒng)，就煤中不同組分具有的不同能源和資源價值實現(xiàn)分質利用，而根據(jù)煤中不同成分的物質屬性和化學活性給予分級轉化，最大限度的提取煤中高附加值的化學資源，同時實現(xiàn)電力、化工原料、油氣產品、灰渣綜合利用、污染物減排等多重目的。
　　本文采用微觀分析和宏觀研究相結合的方法對精心選擇的我國5種典型低品質煤進行了微波和水熱脫水提質，對改性前后煤樣煤質組成

3、、微觀形貌、孔隙結構、化學結構特性等微觀理化性質進行了深入細致的研究和分析，著重考察了煤樣改性前后煤階參數(shù)的變化。結果發(fā)現(xiàn)改性后低品質煤中水分大幅度降低，熱值升高，致密度增加，孔隙結構擴展，活性基團分解和轉換，凝膠式整體結構被破壞，不穩(wěn)定相組分減少，穩(wěn)定相組分增加，低品質煤的煤階在改性后升高。
　　接著采用熱重實驗手段基于熱重曲線，特征參數(shù)和動力學計算相結合的分析對改性前后煤樣的宏觀熱解、氣化和燃燒等熱轉化過程進行了表征和分析，結

4、果表明微波和水熱改性后，低品質煤樣的熱解活性降低，熱穩(wěn)定性增強，熱解反應區(qū)間向高溫區(qū)移動，各項熱解性質向高階煙煤接近。揮發(fā)份中活性小分子物質析出量減少，穩(wěn)定的芳香大分子物質的析出量增加。氣化特性上微波和水熱改性后煤樣表現(xiàn)出不同性質，微波后的氣化活性上升，而水熱后煤樣的氣化活性降低，與兩種方法改性后煤樣微觀孔隙結構的變化及改性作用機理不同有關。同樣由于改性后煤中穩(wěn)定相組分的增加，煤樣煤階的升高，改性煤樣的燃燒反應過程向高溫區(qū)推移，各項表征

5、參數(shù)向高階煙煤靠近。
　　本文研究旨在能夠為我國低品質煤炭資源提質后的規(guī)模應用提供基礎數(shù)據(jù)，通過提質前后煤樣微觀和宏觀理化性質的研究發(fā)現(xiàn)改性后煤樣的缺陷得到改善，品位有所提升，煤階相對升高。雖然由此帶來了煤樣在宏觀熱轉化過程中化學反應活性的降低，但是所有的變化都相對有限甚至某些特性比原煤樣活性更高，在改善自身缺陷的同時改性煤樣保持了原煤樣較高的化學反應活性，這對我國儲量豐富的低品質煤資源提質及規(guī)模利用具有重要意義。
　　最后

6、在低品質煤提質及微觀和宏觀理化性質分析的基礎上采用理論熱力計算和基礎實驗手段相結合的方法對基于低品質煤提質為基礎的粉煤分級分質多聯(lián)產利用系統(tǒng)進行了初步研究和分析。結果表明，熱力計算從整體上驗證了系統(tǒng)流程的可行性，給出了系統(tǒng)中各單元的物質流和能量流結果，建立了系統(tǒng)整體的運行結構。初步預實驗結果表明過高的熱解溫度和過細的煤樣粒徑不僅能耗大，而且揮發(fā)份的析出量增加有限，但所得半焦的化學反應活性較差，不利于后續(xù)的燃燒發(fā)電。而過低的熱解溫度和過大