论文部分内容阅读
近几年,新疆地区陆续发现巨大煤田,其中的准东煤田是中国乃至世界上最大的整装煤田,准东煤一般具有低灰分,低硫,高水分,中高发热量,高挥发分等特点。高钠含量是制约其广泛应用的关键因素之一。已有关于准东煤热解中钠迁移的研究大部分基于中慢速热解,少有关于快速热解的研究。准东煤中的钠形态分为水溶态钠、乙酸铵溶态钠、酸溶态钠和酸不溶态钠。其中主要存在形态为水溶态和乙酸铵溶态。本文重点关注准东煤预处理过程对于煤中钠脱除影响以及准东煤在快速热解过程中钠的迁移转化规律。分别采用不同溶剂对煤进行预处理,探究化学法预处理方式中用到的各溶剂对煤的特性的影响,同时选取合适溶剂进行后续热解实验的制样过程,热解实验在沉降炉上进行,相比于大多数学者用到的水平管式炉,沉降炉实验环境更接近实际煤粉燃烧环境,热解实验采用准东煤原煤,水洗煤和无机钠(NaCl、Na2SO4)添加煤样进行实验。不同溶剂对煤样的预处理过程中,选用水、无机酸(HNO3、H2SO4、HCl)和有机酸(醋酸、柠檬酸)对煤样进行预处理,研究发现:去离子水的脱钠效果最差,但是对煤样的特性影响最弱;无机酸虽然在钠脱除方面效果显著,而无机酸中盐酸脱钠效果最好,但是盐酸在脱钠的同时会引入Cl如果后续进行相关热试验会对钠的挥发产生影响,硫酸和硝酸脱钠效果仅次于盐酸,硝酸对煤样表面破坏较大;有机酸相比于去离子水,有着较高的钠脱除效率、灰分脱除率,相比于无机酸,醋酸对煤样表面破坏较小,使得煤样的热解性能有所提高,而柠檬酸使得煤样孔径增大。因此在对高钠煤进行钠脱除以及相关研究的过程中可以考虑选用合适的有机酸溶液或混合酸溶液。但是由于为有机酸洗煤过程还未成熟至普遍使用,因此在本文后续热解前期制样过程中,选用影响较小且不带入Cl原子的硫酸对煤样进行洗涤。热解实验探究准东煤中钠的迁移转化规律研究发现,原煤中,400℃时原煤中乙酸铵溶钠转化为水溶态钠,600~800℃时,原煤中水溶态钠逐渐转化为盐酸不溶态钠,1000~1200℃由于温度升高,煤中孔隙增大,原煤中酸不溶态钠向水溶态钠转化。水洗煤热解过程中400℃时,会有乙酸铵溶钠转化成水溶态钠,也存在乙酸铵溶钠向酸不溶钠的转化。1000℃时酸不溶钠减少,转化为易挥发钠。钠添加煤样中,NaCl添加煤样比Na2SO4添加煤样相同温度焦产率更低,表现出NaCl的催化效果要比Na2SO4好一些,Na2SO4添加煤样在400℃热解时存在水溶钠转化成乙酸铵溶钠;NaCl添加煤样在600~800℃热解时存在酸不溶钠转化为乙酸铵溶钠。