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我国典型低挥发分煤热解成分的定量分析
作 者: 曾光
导 师: 孙绍增
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 热能工程
关键词: 低挥发分煤 热解 TG-FTIR 定量标定 定量分析 动力学
分类号: TQ530.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
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内容摘要
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。
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全文目录
摘要 3-4 Abstract 4-8 第1章 绪论 8-18 1.1 研究的目的和意义 8-9 1.2 热分析历史及分类 9-11 1.2.1 热分析历史 9-10 1.2.2 热分析分类 10-11 1.3 煤粉热解在国内外的研究现状及分析 11-17 1.3.1 近年来的热解模型 11-12 1.3.2 煤粉热解的研究进展 12-15 1.3.3 红外光谱技术的研究进展 15-17 1.4 课题来源与主要研究内容 17 1.4.1 课题来源 17 1.4.2 课题主要研究内容 17 1.5 本章小结 17-18 第2章 试验装置与试验方法 18-27 2.1 试验装置 18-22 2.1.1 热重分析仪(thermolgravity) 18-20 2.1.2 傅里叶变换红外光谱仪(FTIR) 20-22 2.2 试验方法 22-24 2.2.1 试验方法分析思路 22-23 2.2.2 热重红外联用的试验方法 23-24 2.3 试验煤样 24-25 2.3.1 典型低挥发分煤样的选择 24-25 2.3.2 煤样的元素分析及工业分析 25 2.4 本章小结 25-27 第3章 FTIR 的定量标定 27-38 3.1 FTIR 定量标定的试验方法 27-28 3.2 FTIR 的定量标定过程 28-37 3.2.1 FTIR 定量标定气体浓度的配气方法 28-30 3.2.2 FTIR 定量标定气体成分的各浓度谱图 30-33 3.2.3 FTIR 定量分析方法的建立 33-37 3.3 本章小结 37-38 第4章 试验煤种的热解动力学研究 38-55 4.1 热分析动力学计算方法 39-44 4.1.1 微分法 40-41 4.1.2 积分法 41-44 4.2 煤样的热解动力学分析 44-54 4.2.1 焦作煤的动力学分析 44-47 4.2.2 晋城煤的动力学分析 47-49 4.2.3 龙岩煤的动力学分析 49-51 4.2.4 阳泉煤的动力学分析 51-52 4.2.5 鹤壁煤的动力学分析 52-54 4.3 本章小结 54-55 第5章 煤样热解气成分的FTIR 分析 55-88 5.1 煤样主要热解气体的定性分析 55-57 5.2 煤样主要热解气体的定量分析 57-73 5.2.1 焦作煤热解气体的定量分析 57-62 5.2.2 晋城煤热解气体的定量分析 62-65 5.2.3 龙岩煤热解气体的定量分析 65-68 5.2.4 阳泉煤热解气体的定量分析 68-70 5.2.5 鹤壁煤热解气体的定量分析 70-73 5.3 升温速率对热解气析出特性的影响 73-82 5.3.1 升温速率对焦作煤热解气析出特性的影响 73-76 5.3.2 升温速率对晋城煤热解气析出特性的影响 76-78 5.3.3 升温速率对龙岩煤热解气析出特性的影响 78-79 5.3.4 升温速率对阳泉煤热解气析出特性的影响 79-80 5.3.5 升温速率对鹤壁煤热解气析出特性的影响 80-82 5.4 煤样对热解气析出特性的影响 82-86 5.4.1 煤样对CH_4 析出特性的影响 82-83 5.4.2 煤样对CO 析出特性的影响 83-84 5.4.3 煤样对CO_2 析出特性的影响 84-85 5.4.4 煤样对NH_3 析出特性的影响 85-86 5.5 本章小结 86-88 结论 88-89 参考文献 89-93 攻读学位期间发表的学术论文 93-97 致谢 97
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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 煤化学及煤的加工利用 > 煤化学基础理论 > 煤的热解与转化
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