２０１—…鑫３ 盏年１月０ 舞 隧 Ｃｈ中国化工贸易 ｉｎａ Ｃｈｅｏｒｉｃａｌ Ｔｒａｄｅ 固定床内煤热解过程中的颗粒特性分析 王吴 孙大伟 １３００２１ ２１００１ １） （１．东北电力设计院，吉林长春２．大唐江苏分公司，江苏南京殓金堑 摘要：本文在自建的小型固定床上研究了煤在固定床内热解的颗粒特性，考察了诸多因素（温度、热解时间以及粒径大小）对煤颗粒破碎特性的 影响。 关键词：固定床煤的热解颗粒特性 一、引言 长期以来，由于我国煤炭的综合利用技术落后，煤炭的利用率低 下，致使烟尘、二氧化硫等污染物大量排放到环境中，导致大气中 ＰＭ２．５等悬浮颗粒物浓度逐年上升。所以，合理、高效、节约地开发 和利用煤炭资源成为我国发展清洁能源的重要出路。 煤炭无论是进行燃烧，还是气化、液化、干馏，煤的热解都是这 些过程的初始和伴随反应，因此热解是煤热加工过程的最基础过程。 热解是大多数煤转化过程首要及重要的步骤，它主要受温度，压力， 升温速度，煤颗粒尺寸，煤级和反应环境影响。 二、煤热解研究对煤炭利用的意义 煤的热加工是当前煤炭加工中最重要的工艺，热解是许多煤转化 过程的前驱步骤，对后面的转化步骤有重要影响。煤的热解与煤的热 加工技术关系极为密切，取得的研究成果对煤的热加工转化过程有直 接的指导作用。 另外，煤的热解还是气化、液化等转化过程的重要步骤。为石油 化工、电力等领域新技术的产生、研究和发展，提供理论依据。 随着人们对煤热解应用技术研究的深入和燃烧技术的发展，为煤的高 效、经济、清洁利用提供了新的途径。 三、本文研究的内容 本文研究的主要任务是设计和搭建小型固定床实验台以及研究固 定床内煤热解过程中的颗粒特性。其具体研究内容如下： １．设计并搭建用于研究固定床内煤热解过程中的颗粒特性分析的 装置； ２．调试和改进、完善试验台，并在试验台上进行各组煤的热解实 验，重点考察不同的床温，燃料的粒径，初始粒径对热解破碎的影响； ３．针对所选煤种进行煤的结构和热解反应规律的研究，掌握煤热 解气化过程中的热解破碎机理； ４．熟悉固定床气化炉的工作特性； ５．根据实验数据得出破碎的规律，为实际煤气化炉的优化提供 依据。 四、固定床反应器简述 固定床反应器又称填充床反应器，定义为：凡是流体通过固定不 动的固体颗粒构成的床层进行反应的装置都称作固定床反应器。又称 填充床反应器，装填有固体催化剂或固体反应物用以实现多相反应过 程的一种反应器。床层静止不动，流体通过床层进行反应。它与流化 床反应器及移动床反应器的区别在于固体颗粒处于静止状态。 五、煤热解破碎实验 用筛分法对霍林河褐煤进行分选，得到不同粒径的煤颗粒。在搭 建的小型固定床上进行热解破碎试验。通过对几组煤在热解过程中破 碎特性的研究，考查了煤颗粒粒径、炉床温度、停留时间对破碎的 影响。 实验装置为一小型固定床试验台，该试验台配备的载气为氮气， 在床层内安装Ｋ型铠装热电偶，用于监测炉内温度，恒温加热仪 为Ｘ×型恒温仪，样品粒径分布特性通过不同规格的筛子进行筛分 得到。 １．煤颗粒破碎特性的实验步骤 试验分三组进行，测试煤颗粒在不同升温速率和不同颗粒尺寸下 的热破碎情况。粒径为０．Ｓｍｍ～ｌｍｍ，ｌｍｍ～２ｒａｍ和２ｍｍ～３ｍｍ的煤 颗粒；热天平的升温速率分别为５０Ｋ／ｍｉｎ，１００Ｋ／ａｒｉｎ和１５０ Ｋ／ｍｉｎ。 在实验过程中采用０．２８ｍｍ到０．４ｍｍ石英砂砂作床料，加入定量的煤 颗粒。通过石英玻璃管的外套电加器保证实验过程中的温度，燃烧气 体成分通过出口管通出。热解过程中的煤颗粒以及热解完全的煤颗粒 … …ｈ ｍｍｎ ｉ旃 《’ｍ ｃｎ中国化工信魁鼹 通过冷却后测定其粒度分布。热解后的破碎颗粒留在石英板上，最后 对破碎的煤颗粒进行筛分称重。 开始时先通入氮气，以置换出反应器中的空气也用来保护炉内的 惰性反应气氛，同时及时将煤热解产生的挥发性产物带离样品，从而 减少由于二次反应对试样瞬时重量带来的影响。当达到预定的实验温 度时，将一定粒度的实验煤样从反应管顶部一次加人到固定床中，并 迅速拧紧顶盖法兰，此时实验煤样将以固定床状态经历氮气气氛下的 热解、气化及燃烧等反应，获得不同气氛下多因素对煤热解颗粒特性 变化的影响。 表５－１霍林河煤矿褐煤煤质分析结果 收到基全水分 Ｍａｒ ％ ３０．８９ 空气干燥基水分 Ｍａｄ ％ ｌ３ 收到基灰分 Ａａｒ ％ ｌ４．３８ 工业分析数据 收到基挥发分 Ｖａｒ ％ ２７．４９ 固定碳 ＦＣａｒ ％ ２７．２４ 收到基低位 Ｑｎｅｔ，ａｒ ｋｃａＩ他 ３１３０．４ ＭＪ＆ｇ １３．０９ 收到基全水分 Ｍａｒ ％ ３０．８９ 收到基灰分 Ａａｒ ％ １４ ３８ 收到基碳 Ｃａｒ ％ ３８．７３ 元素分析数据 收到基氢 Ｈａｒ ％ ２．５７ 收到基氮 Ｎａｒ ％ ０．７９ 收到基硫 Ｓａｒ ％ Ｏ、３４ 收到基氧 Ｏａｒ ％ １２．３ 哈式可磨系数 ＨＧＩ ６０ 可磨性系数 冲刷磨损指数 Ｋｅ 冲刷磨损撇（旋转法） Ａｌ（ｋ１） １０．９ 灰变形温度 ＤＴ ℃ １Ｏ８Ｏ 灰熔点 灰软化温度 ＳＴ ℃ ｌ２９０ 灰流动温度 Ｆｒ ℃ ｌ４５０ ｓｉＯ２ ％ ５８．９６ Ａｌ２ｏ３ ％ １３．６ Ｆｅ２０Ｂ ％ ４．４３ ＣａＯ ％ ５．６７ 灰分析 Ｍｇ０ ％ ２ Ｋ２Ｏ及Ｎａ２０ ％ １．９８ Ｔｉｏ２ ％ Ｏ．３ Ｓｏ３ ％ ２．６ 其他 ％ ０．４６ ２．煤热解的不同影响因素 在实验过程中，对各种不同的煤在实验台架上进行了实验，观察 其在热解后的单位长度范围内的质量变化分布。 ２．１炉床温度床温分别４５０℃，５２０ｏｃ，６００℃下的热解 ２．２停留时间分别在床内停留１０ｒａｉｎ，２０ｒａｉｎ后取出煤样观察 ２．３煤颗粒粒径３种不同的煤颗粒径（分别为：０．５一ｌｍｍ、 ２－３ｒａｍ与３－４ｒａｍ）在实验台上进行了实验 ３．实验数据图 由于用和龙烟煤做实验时结渣造成固定床管严重堵塞，所以其筛 分特性无法得到，以下图形均是霍林河煤的筛分特性图。煤质分析见 表５一ｌ Ｃｈｉｎａ ＣｈｅｍｉｃＮ Ｔｒａｄｅ ｌ中国化工贸易Ｉ ２５９ 环保聋舍 中国化工贸易 Ｃｈｉｎａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｒａｄｅ 品 月 河口区防汛工具料物储备问题与对策 颜丙刚赵伟 （黄河河口管理局河口黄河河务局，山东东营２５７２００） 摘要：东营市河口区位于黄河入海口，防汛任务艰巨。本文介绍了河口区防汛工具料物储备情况，分析了存在的问题，并针对性的提出了意 见和建议。 关键词：黄河防汛工具料物储备问题和对策 防汛工具、料物是战胜洪水的物质基础，应本着“依靠群众，就 地取材”的原则，由国家，集体和群众按要求共同筹备，确保防守和 抢险需要。山东省东营市河口区地处黄河最下游，地理环境特殊。随 其一是种植高杆作物如高粱、玉米基本没有，二是采取的是机械化大 规模作业，作物秸杆不回收，因此落实软料非常困难。 ３．缺乏防汛专用资金 在市场经济条件下，防汛物资原有的优惠政策没有了，企业讲的 是经济效益，储备防汛工具料物一是占用资金，二是年年都需部分更 着经济体制改革的不断深入和发展，在防汛工具料物储备方面出现了 许多问题急待解决。 一、基本情况 新，对经济效益不好的企业更会加重其负担。 ４．缺乏严格的管理制度 河口区地处黄河最下游，临黄一线防守单位为济南军区黄河三角 洲生产基地，胜利油田孤岛采油厂和胜利供水滨海分公司等企业单位。 河口区所属镇街为二线防守单位。 目前河口区防汛工具料物储备由两部分组成，一部分是黄河部门 防汛常备物料储备，一部分是社会团体和群众防汛备料储备。防汛常 备物料指黄河各单位仓库常年储备的防汛物资及小型或专用工器具等。 社会团体和群众防汛物料储备是根据黄河各类洪水抢险所需而备，由 线防守单位、区直机关、各乡镇和群众储备。 一各单位基本都没有防汛专用仓库，存放仓库标准低，管理混乱。 遇检查时应付一下，平时无人过问。 三、解决对策 １．切实抓好防汛“五落实”工作，尤其是思想落实和责任制的落实 是大力宣传洪水危害，采取多种形式如广播、电视、宣传车、 张贴标语等，宣传洪水的危害和抵御洪水的重要性，说明黄河仍有发 生洪水的可能，真正克服麻痹思想和侥幸心理。二是落实好防汛责任 一二、存在问题 据调查，河口区防汛工具料物储备主要存在以下几个方面的问题： １．思想认识不到位 是由于多年来防汛抢险机遇较小，工具料物多为备而不用，有 人认为抢险时可以Ｉ临时筹集工具料物，产生了麻痹思想和侥幸心理。 也有人认为年年防汛不见汛，黄河不会来大水。二是由于特殊的地理 位置和历史原因一线防守单位都是企业单位，在承担社会责任上认识 一制，可以有力的促进防汛储备工具料物的落实。 ２．督促各企业建立防汛专项资金，解决防汛备用工具料物经费不 足的问题 本着谁受益谁负担的原则，由这些单位列入经常性开支，自筹部 分资金作为防汛专用基金，专款专用。 ３．积极向上级黄河业务部门反映经费不足的问题，争取一定数量 的资金解决部分急需工具料物的储备问题 ４．建立健全检查评比制度，加强管理 抓好社会团体储备防汛工具料物的落实，黄河业务部门密切配合 区人民政府防汛指挥部进行检查。发现存在问题的单位，除提出批评 外，本着缺什么补什么的原则一律配备齐全。建立防汛工具料物专用 仓库，按计划购置配备工具料物，由专人负责保管。只有加强储备防 汛工具料物的管理，才能做到数量足，质量好，保障供给适应防大汛， 抢大险的要求。 作者简介：颜丙刚（１９７２一），山东沾化人，经济师，主要从事防汛和水资源管理工作。 不到位。③二线防守单位距黄河较远，牵扯不到切身利益，感受不到 防汛压力，思想认识更是不足。 ２．工具料物数量不足，质量较差 是黄河部门常备防汛物资工器具按有关规定有７Ｏ种，实有２８ 种，且缺额较大。全部配齐存在困难。二是社会团体和群众备料按基 一干班、抢险队应配备要求落实，数量相去甚远。三是二线防守单位落 实料物储备难度很大，其储备几乎为零。四是部分料物工器具早已超 过更新年限，用时达不到顶打管用。五是防汛备用软料很难落实。河 口区一线防守单位都是企业，其中软料储备主要在济军生产基地，但 （上接第２６０页ｌ 同粒径同加热温度不同加热时间比较 加热温度相同的１—２ｒａｍ粒径的煤，加热时间越长破碎程度越明 显，且破碎后的粒径主要分布在０．２８ｒａｍ以下。 同粒径同加热时间不同加热温度比较 ２．根据实验结果可知，在加热时间和加热温度相同的情况下，煤 颗粒破碎特性随粒径的减小，破碎程度越高，越容易破碎。在加热温 度和煤颗粒的粒径相同的情况下，加热时间越长破碎程度越明显。在 加热时间和煤颗粒的粒径相同的情况下，加热温度越高破碎现象越显 著。而且所有破碎图有一个共同的特点就是破碎后的煤颗粒径分布都 是呈两头多的葫芦状，即粒径集中分布在所取煤样粒径的下一个粒径 段和０．２８ｒａｍ以下这个粒径段。 由于国内外对煤热解的研究还没有达到非常成熟的地步，一些理 加热时间相同的ｌ一２ｒａｍ的煤粉加热温度越高破碎现象越显著， 且破碎后的粒径主要分布在０．２８ｍｍ以下。 并且所有破碎图有一个共同的特点是粒径集中分布在所取煤样粒 径的下一个粒径段和Ｏ．２８ｍｍ以下这个粒径段。 七、结语 本文以煤热解的颗粒特性为研究对象，自行设计并搭建了小型固 定床试验台，并应用它研究了霍林河褐煤的热解破碎特性。通过试验 台的设计、搭建、调试、改进和破碎试验得出以下结论： １．热应力在大颗粒炭粒表面处具有最大的压应力，在炭球中心具 有最大的拉应力，拉应力是造成炭粒破碎的主要原因。大颗粒炭粒内 部的气孔、裂隙很可能成为破碎中心，虽然这些破碎中心可能不位于 球心，但由于它很容易产生应力集中，即使当球心处的热应力还远未 达到炭粒的极限抗张强度时，该处的应力值已超过炭粒的极限抗张强 度，而使炭粒发生破碎； 论和试验的提出主要是顺从对煤燃烧研究的思路，因此在某些方面存 在着一定的弊端。本文从部分颗粒特性和热解试验方面对煤热解的颗 粒特性进行研究，只得到了一部分结论。由于时间和技术上的限制， 本文的工作只能到此为止。对于煤热解的研究尚有许多具有意义同时 也富有挑战性的工作。 参考文献 ［Ｉｆ于涌年煤炭利用回顾与未来有效技术煤化工，１９９４，６１３Ｉ：７４～７７ 【２ｌ旷戈，张济字，林诚等粉煤热解气化过程颗粒太小变化的影响因素，燃烧科学与技术 ２００３，１２（４１：２８９—２９４ 【３】吴正舜，刘欣，昊创之等煤在燃烧过程中的破碎电站系统工程，２００３，，１９（２１：４—６ ２８６ ｆ中国化工贸易ｆ Ｃｈｉｎａ Ｃｈｅ，ｍｉｃａ；ｎａｄｅ ＷＷ＇，Ｎ．ｃｈｅｍｍｅｄｉａ ００ｍ ０ｎ中 化： 信息阑