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关键词:半焦;热重分析;气化反应;动力学
1.前言
半焦是优质的气化原料,以空气、氧气、水蒸气、二氧化碳等为气化介质,将半焦的碳转化成氢气、一氧化碳、甲烷、二氧化碳等气体的过程。半焦因其挥发分低、燃烧性能好、热值高等优点,可直接供铁矿粉烧结、锅炉、水泥窑、陶瓷窑等使用,也可将其进行加工成型煤,从而用作民用的燃料。
等温热重和程序升温是研究煤焦气化反应动力学常用的两种方法;与等温热重法相比,程序升温法具有实验量少、温度区域宽、给出的信息较多等特点;因此采用程序升温法,考察了升温速率的快慢对半焦气化反应的影响,同时对不同升温速率下的动力学参数进行了求算,研究了半焦的气化反应机理。
2.实验
2.1原料与气体
实验选用目前市场应用最多的立式炉半焦,利用化学粉碎机磨细至<3mm,充分均匀混合后按照GB474-2008中的要求规范制备检测样品和测定,其元素分析和工业分析见表1。实验用气化剂为CO2,纯度>99.99%,保护气体和吹扫气体均为N2,纯度>99.99%。
2.2实验设备与分析仪器
STA-449F3型同步热重分析仪(德国NETZSCH公司),最大工作温度2400℃,最大升温速率50K/min,DSC解析度<1μW,最大称重量35000mg,称重解析度0.1μg,选用与热重分析仪匹配的无盖刚玉(Al2O3)坩埚盛放煤焦样品。AB104-S型电子分析天平(梅特勒-托利多仪器公司),精确度可达0.0001g,101-0AB型电热鼓风干燥箱(天津市泰斯特仪器有限公司),CTM-500灰分挥发分测定仪(鹤壁市鑫天鹤仪器仪表有限公司),实验还用到颚式破碎机和8411型电动振筛机(上海雷韵试验仪器制造有限公司)。
2.3实验方法
2.3.1样品制备
首先称量一部分的半焦进行初步破碎,然后平铺于搪瓷盘中置于100℃的烘箱内烘干1个小时,最后放于干燥皿中冷却至室温;利用化学粉碎机将其中一份的两种煤焦进行磨细,再利用振动筛将磨细之后的煤焦筛分为4个粒级,其粒度大小分别为(<0.074mm、0.074~0.15mm、0.15~0.5mm、0.5~1mm),每次筛分时间为120s,直至将煤焦样品全部筛完,按照粒度从小到大的顺序将其分组,依次为半焦(S-4、S-3、S-2、S-1),然后将样品装袋密封,编号之后放置在干燥皿中,在实验需要时再取出,采用0.5~1mm进行实验。
半焦的工业分析严格按照GB476-2001方法进行检测,其检测结果见表1。
参考文献:
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作者简介:
燕奔,男,硕士研究生;E-mail:328129672@qq.com.;张能侠,女,本科学士;