半焦气化反应实验研究

半焦气化反应实验研究

燕奔张能侠

陕西龙门钢铁有限责任公司陕西韩城715405

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：

[1]肖伟，武建军，赵红涛，等.固体热载体制得半焦的结构及热解特性研究[J].煤炭技术，2011，30（7）：159-162.

[2]王擎，吴吓华，孙佰仲，等.桦甸油页岩半焦燃烧反应动力学研究[J].中国电机工程学报，2006，26（7）：29-34.

[3]孙佰仲，王擎，李少华，等.油页岩及其半焦混合燃料燃烧特性试验研究[J].中国电机工程学报，2006，26（20）：108-112.

[4]杨帆，范晓雷，周志杰，等.随机孔模型应用于煤焦与气化的动力学研究[J].燃料化学学报，2005，33（6）：671-676.

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；