长焰煤热解过程中孔隙结构演化特征研究

摘要

随着煤热解温度的升高,煤孔隙结构和数量发生剧烈变化.为研究其变化规律,以长焰煤为研究对象,应用压汞法分别对300 ℃～600 ℃常规热解和600 ℃高温蒸气热解固体产物的孔隙结构参数进行测定和分析,计算不同热解温度下的孔隙分形维数,详细比较2种不同的热解方式下固体产物的孔隙特性.研究结果表明:(1) 常规热解条件下,总孔隙体积和孔隙率随温度的演化表现为:黑岱沟煤先减小后增大,温度高于500 ℃后增长的速率较大,而子长煤先增大后减小再增大,增长速率最大的区段是300 ℃～400 ℃;比表面积随温度的演化表现为:黑岱沟煤一直增加,而子长煤持续减小.(2) 常规热解条件下,长焰煤孔隙体积分布以中孔和大孔为主,温度超过300 ℃时,大孔占绝大多数;而比表面积的分布以微孔和过渡孔为主.(3) 高温蒸气热解条件下,长焰煤热解固态产物的孔隙体积分布以中孔和大孔为主,大孔占主导地位,子长煤表现更为明显,大孔比例达99.91%;孔隙比表面积分布表现为:黑岱沟煤以微孔和过渡孔为主,而子长煤以大孔为主.(4) 高温蒸气热解固体产物表现出更为优良的渗透性能,与注入惰性气体相比,注入高温蒸气是煤层原位热解工艺实施的最佳方法.在煤层原位热解工艺实施过程中,该研究可为煤体孔隙结构随温度变化问题提供科学依据和理论指导.