我国典型低挥发分煤热解成分的定量分析

论文摘要

煤是我国的主要一次能源,煤的热解是煤炭燃烧、气化等后续开发的基础,同时,我国动力用煤中低挥发分煤占很大比重,研究煤的热解过程,尤其是研究低挥发分煤的热解规律对低挥发分煤高效、清洁利用具有重要意义。本文采用热重—傅立叶变换红外光谱仪联用（TG-FTIR）对焦作、晋城、龙岩、阳泉、鹤壁等五种典型低挥发分煤进行了试验研究,着重对CO、CO2、CH4和NH3进行定量分析,为进一步深入研究我国低挥发分煤的热解规律提供试验参考。本文首先对傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）进行了定量分析的标定,标定气体包括CH4、CO、CO2和NH3。定量过程包括标定气体各浓度点的选取、配气计算、标准谱图的采集、定量分析方法的建立。随后在不同升温速率下（20、40和80℃/min）对不同煤样的动力学参数进行研究,通过对试验结果的拟合,最后采用Coats-Redfern法分别求出了不同煤样在20℃/min、40℃/min、80℃/min时三个热解反应区间对应的活化能和指前因子,并建立了动力学模型。同时采用FTIR对热解过程中的析出产物种类进行分析,结合已建立的定量分析方法对主要热解产物进行测量,对比了各煤样在不同升温速率（20、40、80℃/min）和不同煤种在80℃/min升温速率时CH4、CO、CO2、NH3等气体的热解析出特性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 热分析历史及分类
• 1.2.1 热分析历史
• 1.2.2 热分析分类
• 1.3 煤粉热解在国内外的研究现状及分析
• 1.3.1 近年来的热解模型
• 1.3.2 煤粉热解的研究进展
• 1.3.3 红外光谱技术的研究进展
• 1.4 课题来源与主要研究内容
• 1.4.1 课题来源
• 1.4.2 课题主要研究内容
• 1.5 本章小结
• 第2章 试验装置与试验方法
• 2.1 试验装置
• 2.1.1 热重分析仪（thermolgravity）
• 2.1.2 傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 试验方法分析思路
• 2.2.2 热重红外联用的试验方法
• 2.3 试验煤样
• 2.3.1 典型低挥发分煤样的选择
• 2.3.2 煤样的元素分析及工业分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 FTIR 的定量标定
• 3.1 FTIR 定量标定的试验方法
• 3.2 FTIR 的定量标定过程
• 3.2.1 FTIR 定量标定气体浓度的配气方法
• 3.2.2 FTIR 定量标定气体成分的各浓度谱图
• 3.2.3 FTIR 定量分析方法的建立
• 3.3 本章小结
• 第4章 试验煤种的热解动力学研究
• 4.1 热分析动力学计算方法
• 4.1.1 微分法
• 4.1.2 积分法
• 4.2 煤样的热解动力学分析
• 4.2.1 焦作煤的动力学分析
• 4.2.2 晋城煤的动力学分析
• 4.2.3 龙岩煤的动力学分析
• 4.2.4 阳泉煤的动力学分析
• 4.2.5 鹤壁煤的动力学分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 煤样热解气成分的FTIR 分析
• 5.1 煤样主要热解气体的定性分析
• 5.2 煤样主要热解气体的定量分析
• 5.2.1 焦作煤热解气体的定量分析
• 5.2.2 晋城煤热解气体的定量分析
• 5.2.3 龙岩煤热解气体的定量分析
• 5.2.4 阳泉煤热解气体的定量分析
• 5.2.5 鹤壁煤热解气体的定量分析
• 5.3 升温速率对热解气析出特性的影响
• 5.3.1 升温速率对焦作煤热解气析出特性的影响
• 5.3.2 升温速率对晋城煤热解气析出特性的影响
• 5.3.3 升温速率对龙岩煤热解气析出特性的影响
• 5.3.4 升温速率对阳泉煤热解气析出特性的影响
• 5.3.5 升温速率对鹤壁煤热解气析出特性的影响
• 5.4 煤样对热解气析出特性的影响
• 4 析出特性的影响'>5.4.1 煤样对CH₄析出特性的影响
• 5.4.2 煤样对CO 析出特性的影响
• 2 析出特性的影响'>5.4.3 煤样对CO₂析出特性的影响
• 3 析出特性的影响'>5.4.4 煤样对NH₃析出特性的影响
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢