预氧化对准东煤热解过程中NaCl释放的影响

摘要

在中国能源消费结构中煤炭资源占据至关重要的位置，它是中国国民经济持续快速发展的有效支撑。经济的发展对煤炭需求与日俱增，连续大量的开采导致煤炭储采比日趋下降。近年来新发现的新疆准东地区煤炭资源储量极为丰富，目前探明储量为2136亿吨，将成为保障我国煤炭能源持续供应的重要来源，但准东煤因其高Na特性给我国煤炭动力设备带来了新的挑战。准东煤在热解过程中释放出的Na会导致锅炉尾部受热面的严重结渣和沾污，而高钠煤中最易挥发的是NaCl，因此探究控制NaCl释放的技术对准东煤的合理应用具有重要意义。
　　本研究利用流化床/固定床反应器实验系统，对煤进行预氧化实验，对氧化煤和未经氧化的煤分别进行不同温度的快速热解，检测其在氧化和热解过程中Na和Cl的释放量，从而研究含氧官能团对Na、Cl释放的影响。利用xps和分级萃取分别检测煤焦中Cl和Na的形态分布，研究含氧基团对Na、Cl形态转变的影响。利用 FTIR、Raman表征煤焦含氧官能团和碳结构，对不同处理的煤进行热重分析，研究预氧化处理对煤热解过程中化学结构转变的影响。研究表明，煤在预氧化过程中可以形成较稳定含氧官能团，煤中碱金属对氧化过程起到抑制作用。煤在氧化过程中会释放出大量的 Cl，促进无机 Na向有机Na转化，促使NaCl与煤中含氧官能团发生离子交换。煤在热解过程中NaCl中Na和Cl的释放是不同步的。煤的预氧化处理可以有效抑制Na在热解过程中释放，促进Cl在500℃下的释放，抑制Cl在700℃、800℃、900℃下的释放。预氧化可以促使煤中无机Na和无机Cl在热解过程中分别向有机Na和有机Cl转化。高温下释放到气相中的无机Cl向有机Cl转化是氧化固Na的原因之一。预氧化在煤中形成的含氧官能团在热解过程中发生分解和转化，在煤焦中留住更多C-O、COOH、C=O，其中C=O增多的更明显，预氧化形成的含氧官能团可以影响煤热解过程中的碳结构演变，使得煤焦中形成更多无定性碳和交联结构。预氧化处理可以影响煤在热解过程中共价键断裂的规律，使脂肪族与芳香族的断裂过程变得更加复杂而剧烈，使芳环的缩合过程变得更加困难。

目录

第1章 绪 论

1.1研究背景

1.2 国内外研究综述

1.3国内外研究现状简析

1.4研究内容

第2章 实验方法和装置

2.1 样品制备

2.2实验介绍

2.3分析测试方法

2.4本章小结

第3章 预氧化过程中NaCl的形态转变

3.1引言

3.2预氧化对煤中官能团的影响

3.3预氧化过程中Cl的释放

3.4预氧化对煤中Na形态转化的影响

3.5本章小结

第4章 预氧化对热解过程中Cl、Na释放的影响

4.1引言

4.2预氧化对热解过程中Na释放的影响

4.3预氧化对热解过程中Cl释放的影响

4.4预氧化对热解过程中Na形态转化的影响

4.5预氧化对热解过程中Cl形态变化的影响

4.6本章小结

第5章 预氧化对煤焦化学结构的影响

5.1引言

5.2预氧化对煤焦中含氧官能团的影响

5.3预氧化对热解过程中的碳结构的影响

5.4热重实验结果分析

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致谢

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