【文章內(nèi)容簡介】 發(fā)物能夠逃離煤的速率 。 例如 ， 當(dāng)升溫速度由 1oC/s增至 105oC/s時(shí) ，褐煤揮發(fā)分脫除 10至 90％ 完全程度的溫度范圍由 400～ 840oC變?yōu)?860～ 1700oC。 影響煤熱解過程的因素 影響煤熱解過程的因素 在很高的加熱速度下，煤的最終總失重可超過用工業(yè)分析方法測得的揮發(fā)分。 壓力和粒度 壓力和粒度都是影響揮發(fā)分在煤的內(nèi)部傳遞的參數(shù) ， 它們都對失重速率和最終失重有影響 。 這些參數(shù)的影響取決于有效氣孔率 （ 與煤化程度和煤巖組成有關(guān) ） 和釋放出的物質(zhì)的性質(zhì)（ 隨溫度而變化 ） 。 煤熱解所處的壓力與失重呈反比關(guān)系 。 其原因是較低的壓力減小了揮發(fā)物逸出的阻力 ， 因而縮短了它們在煤中的停留時(shí)間 。 例如 ， 將某種高揮發(fā)分煙煤以 650750oC/s的升溫速度加熱至 1000oC時(shí) ， 在 100 Pa的壓力下 ， 失重約為 54～ 55％ ；在 47～ 48％ ；在 9MPa下約為 37～ 39％ 。 同時(shí) ， 焦油產(chǎn)率由約 32％ 降為 11％ （ Wt） ， 氣體產(chǎn)率由約 4％ 升為 7％（ 重量 ） 。 影響煤熱解過程的因素 煤的粒度的影響表現(xiàn)為 ， 粒度越大 ， 熱失重率越低 ， 半焦產(chǎn)率越高 ， 焦油產(chǎn)率越低 ， H CO和 CO2的產(chǎn)率越高 。 例如 ，某高揮發(fā)分煙煤粒度由 l mm降為 mm時(shí) ， 大粒子的失重比小粒子的失重大約低 3～ 4％ 。 但具有大量開孔結(jié)構(gòu)的褐煤則測不出這種變化 。 這表明 ， 當(dāng)揮發(fā)物可以更自由地逸出時(shí) ， 二次反應(yīng)受到了抑制 。 影響煤熱解過程的因素 快速熱解分類與特征 煤熱解過程根據(jù)加熱速度和溫度分類： （ a）加熱速度， oC/s： 慢速熱解： 1 中速熱解： 5～ 100 快速熱解： 500～ 106 閃速熱解 ＞ 106 （ b）溫度， oC： 低溫?zé)峤猓? 500～ 700 中溫?zé)峤猓? 700～ 1000 高溫?zé)峤猓? 1000～ 1200 煤的快速熱解 慢速熱解典型工藝實(shí)踐是煤的煉焦過程 ， 目的在于獲得最大產(chǎn)率的煉焦固體產(chǎn)品 —— 焦炭 。 而當(dāng)煤轉(zhuǎn)化的目的在于獲得最大產(chǎn)率的揮發(fā)產(chǎn)品時(shí) ， 宜采用中速 、 快速和閃速熱解方式進(jìn)行 。 煤的快速熱解 煤熱解產(chǎn)品相對產(chǎn)率與溫度、時(shí)間和加熱速度的關(guān)系 煤的快速熱解 在規(guī)定的加熱速度下，無論是揮發(fā)分總產(chǎn)率，還是氣體與液體產(chǎn)品的比例，都隨過程終溫增高而增加。 在低溫?zé)峤鈼l件下，揮發(fā)產(chǎn)品產(chǎn)率隨加熱速度提高而增加，而氣體與液體產(chǎn)品的比例則降低； 在高溫?zé)峤鈼l件下，無論是揮發(fā)分總產(chǎn)率，還是氣體與液體產(chǎn)品的數(shù)量比例，都同時(shí)增加。 熱解過程的溫度一時(shí)間條件不同，可以導(dǎo)致熱解過程的進(jìn)程有很大的差別，從而有可能根據(jù)具體工藝所預(yù)定的目的，來控制過程的進(jìn)程。 煤的快速熱解 目標(biāo)產(chǎn)品和熱解加熱模式的選擇 目標(biāo)可揮發(fā)產(chǎn)品 加熱模式 加熱速度 熱解溫度 揮發(fā)物停留時(shí)間 1. 焦油 2. 輕質(zhì)液體 3. 氣體 4. CH4 5. H2 6. C2H2+不飽和烴 7. CO 快速 快速 快速 快速 快速 閃速 低溫 (~500oC) 中溫 (~750oC) 高溫 (1000oC) ~600oC 1000~1100oC 1200oC 中溫 (~750oC) 短 長 適中 煤的快速熱解 快速熱解的物理化學(xué)基礎(chǔ) 煤熱分解反應(yīng)是一系列的平行的和相繼的反應(yīng)的總和 ， 每個(gè)反應(yīng)具有不同的反應(yīng)速度常數(shù)和活化能 。 假定這些反應(yīng)可由一系列的一級反應(yīng)動力學(xué)方程式來描述 ， 于是 xRTEkdtdx )exp(0 ??? )exp(0 RTEkk ?? )]11(exp[2112 TTREkk ??，（ T2 T1） 在低溫下活化能大的反應(yīng)進(jìn)行得較慢 ， 但隨著反應(yīng)溫度的升高 ， 其反應(yīng)速度常數(shù)卻增加得較快 ， 因此 ， 當(dāng)溫度增高超過某一值時(shí) ， 活化能大的反應(yīng)的反應(yīng)速度可以超過活化能小的反應(yīng) 。 煤的快速熱解 如果煤以恒定速率 dT／ dt = m加熱 ， 則 xmtTR Ekdtdx ])(exp[00 ????連續(xù)加熱時(shí)燃料粒子在不同分解時(shí)間內(nèi)的分解程度 —— E=5300,k0=2； E=10600,k0=64 煤的快速熱解 ? 在加熱速度不大時(shí) ， 在較低溫度時(shí)燃料已經(jīng)有大部分分解了 ， 但在高速加熱時(shí) ， 則即使到了 500oC燃料還沒有發(fā)生顯著的分解 。 ? 由圖可見 ， 分解反應(yīng)活化能對圖上的曲線性質(zhì)有很大的影響 ， 在低速加熱時(shí)活化能高的反應(yīng)要在較高的溫度下才能達(dá)到同樣的分解程度 。 在更高的加熱速度下 ， 可以想象 ， 虛線和實(shí)線會在較高的溫度下 相交 。 煤的快速熱解 ? 在以低速將燃料粒子加熱至指定的某一溫度時(shí) ， x的值 （ 也就是尚未分解的燃料粒子的量 ） 永遠(yuǎn)小于高速加熱時(shí)的 x值 ， 這也就是說 ， 當(dāng)加熱速度很高時(shí) ， 燃料熱加工的控制過程將是熱分解過程 。 借加熱速度的增加 ， 可以使加熱過程和熱分解過程（ 包括其分解產(chǎn)物的擴(kuò)散過程 ） 在時(shí)間上 ， 因而也可以在空間上 ， 區(qū)分開來 。 這一點(diǎn)對實(shí)踐有很重要的意義 。 煤的快速熱解 在低速加熱時(shí) （ 低于 3060oC/min） ， 將燃料粒子加熱至指定溫度所需的供熱速度比化學(xué)反應(yīng) （ 即分解 ） 的速度要慢得多 ，在尚未達(dá)到最終溫度時(shí) ， 燃料粒子內(nèi)已經(jīng)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和分解產(chǎn)物的擴(kuò)散 ， 而當(dāng)供熱速度很快而超過化學(xué)反應(yīng)的速度時(shí) ， 則顯然可以發(fā)生這樣的情況 ， 即當(dāng)燃料粒于均勻地被加熱到指定溫度時(shí) ， 實(shí)際上仍未發(fā)生初次化學(xué)變化 ， 或者變化得很小 。 煤的快速熱解 ? 燃料熱加工時(shí)的加熱速度 （ 加熱強(qiáng)度 ） 不僅影響到分解過程的 “ 數(shù)量 ” （ 分解的相對程度 ） ， 而且還影響到分解過程的“ 質(zhì)量 ” （ 這體現(xiàn)在分解產(chǎn)物的組成上 ） ， 這是因?yàn)?， 當(dāng)加熱速度很高時(shí) （ 如每秒升高數(shù)百度以上時(shí) ） ， 主要進(jìn)行的將是活化能大的反應(yīng) 。 在升溫過程中只有很少部分的有機(jī)物進(jìn)行了分解 ， 而主要部分是在最終的指定溫度下進(jìn)行定溫分解 ， 這樣 ，改變最終溫度和終溫下的分解時(shí)間就可以人為地調(diào)節(jié)具有不同的反應(yīng)速度常數(shù)和活化能的分解反應(yīng) ， 使之向著我們所希望的方向進(jìn)行 ， 這一點(diǎn)是在低速加熱時(shí)做不到的 。 煤的快速熱解 慢速（ a）和快速（ b）煤熱解得到的氣體的組成 煤的快速熱解 加氫快速熱解