2005年6月貴州化工第30卷第3期Guizhou Chemical Industry昭通褐煤熱解與鋸末類生物質(zhì)熱解對比實驗研究趙衛(wèi)東何屏馬林轉(zhuǎn)(昆明理工大學電力工程學院,云南昆明,650051)摘要分別介紹了褐煤熱解和生物質(zhì)熱解試驗得到的-些規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上進行了對比,分析了兩者熱解特性中的共同點和不同點,提出了褐煤與生物質(zhì)共熱解的可能性,另外需要指出的是在本次研究中使用鋸末作為生物質(zhì)的代表,重點研究熱解溫度這一影響因素。關(guān)鍵詞褐煤生物質(zhì)熱解鋸末中國分類號TQ530.2文獻標識碼A'文章編號 1008- 9411(2005)03 - 0025- 02焦油和熱解氣。熱解溫度、升溫速率、停留時間、加引言熱終溫等是決定熱解的重要條件。本文重點討論在云南省褐煤資源豐富,占全國褐煤資源的溫度這一重要條件下褐煤和鋸末熱解產(chǎn)生氣體產(chǎn)物12.6%,占全省煤炭資源的66. 55% ,尤以昭通為最的相關(guān)規(guī)律。多,達80多億噸,占全省褐煤儲量的51.8%。目前1.2實驗裝置尚未大規(guī)模開采利用，該煤種屬于軟褐煤,其高揮發(fā)實驗裝置包括:熱解爐、控溫系統(tǒng)、氣體冷凝系分、高活性高水分熱穩(wěn)定性差等特點較內(nèi)蒙、東北統(tǒng)、氣體分析系統(tǒng)。其中熱解爐采用電流加熱，可以褐煤更為突出。對褐煤進行熱解是一種提高其利用通過控制電流強弱來改變加熱強度從而得到不同的效率的好方法[1。升溫速率?？販叵到y(tǒng)由熱電偶、數(shù)字顯示溫度控制煤熱解工藝是- -種在相對溫和的條件下先將煤儀(型號XMTA- 2001)和交流繼電器(CJT1系列)中富氫組分通過熱解方式提取出來作為化工原料或組成。氣體冷凝系統(tǒng)用循環(huán)水進行冷凝。氣體分析優(yōu)質(zhì)液體燃料,以提高煤利用率的方法。系統(tǒng)主要采用QF1904型氣體分析儀分析熱解氣成生物質(zhì)包括農(nóng)作物秸稈、稻殼、林業(yè)加工殘余分的百分比組成(包括0O2、00、CH、H2、O2)。實物、制糖業(yè)蔗渣、造紙業(yè)蔗髓櫥余、動物糞便等。生驗步 驟為:將褐煤或生物質(zhì)在熱解爐中加熱熱解,得物質(zhì)是- -種潛在的能源資源,是人類未來能源和化到高 溫熱解氣體和焦油蒸汽進人氣體冷凝系統(tǒng)冷凝學原料的重要來源。目前，作為能源利用的生物質(zhì)得到焦油,最后經(jīng)過冷凝后得到的熱解氣進入氣體僅為總生物質(zhì)能量的1%,所生產(chǎn)的能量已占總能分析系統(tǒng)進行氣體成分分析。耗的14%。生物質(zhì)能是太陽能轉(zhuǎn)換和積累的主要2實驗用原料形態(tài)之一- ,是唯一的既有礦物燃料屬性,又可儲存、運輸,再可生可轉(zhuǎn)換,并較少受到自然條件制約的實驗中所用褐煤為昭通褐煤,其工業(yè)分析數(shù)據(jù)能源。生物質(zhì)能開發(fā)利用在我國能源結(jié)構(gòu)中占有舉為 :水份11. 14%、揮發(fā)份56.24%、灰份16.71% ;其足輕重的地位,農(nóng)村能耗的80%是生物質(zhì)能。目元素分析數(shù)據(jù)為:碳66.49%、氫4.81%、氧前,我國生物質(zhì)資源大都用于直接燃燒和廢棄于農(nóng)27.03%、氮1.43%、硫0.24%[3]。田,造成這一資源的浪費和環(huán)境污染,每年僅生活用實驗所用的生物質(zhì)(鋸末)來自昆明市第三木器就燒掉2.7億噸秸稈和2.8億噸薪材,由于燃燒效廠 ,其工業(yè)分析數(shù)據(jù)為:水份6. 9%、揮發(fā)份88.3%、率低,農(nóng)村能源短缺問題仍未解決。過量的森林砍灰份1.1%;其元素分析數(shù)據(jù)為:碳54.9%、氫伐和大量秸稈不能還田,也嚴重破壞了生態(tài)平衡。6.3%、氧38.5%、氮0.3%、硫0.0%。生物質(zhì)熱解制取可燃氣體以及焦油是-種十分重要由上面數(shù)據(jù)可見，昭通褐煤和鋸末的揮發(fā)份均的生物質(zhì)能的利用方式2]。較高,進行熱解可以得到較多的熱解氣。氧元素含量較高,這一點決定了兩者的發(fā)熱量較低。對于氫1實驗原理和裝置元素和氮元素含量,褐煤與鋸末區(qū)別不大,分別在1.1實驗原理5%和1%左右。熱解是一種熱化學處理技術(shù)，在隔絕或少量供3實驗結(jié)果與 討論貴州化工2005年6月Guizhou Chemical Industry第30卷第3期將40g鋸末和40g褐煤分別進行熱解實驗,熱物的成分組成與熱解溫度的對應(yīng)關(guān)系。實驗條件是解終溫為600C ,加熱速率為15C /min。加熱速率為15C /min,加熱終溫為400C。表1熱解氣體流量與溫度的對應(yīng)關(guān)系在圖1中,0O2的百分含量下降明顯, 100C時，溫度(C) 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600其值最大,接近50% ;00的百分含量在100~300C熱解氣鋸末0.010.010.150.670.930.470.300.200.200.180.17呈下降的趨勢,但在400C左右時又出現(xiàn).上升的趨(L/min)褐煤0.00.000.070.180.600.800. 670.600.600.580. 58流量勢,原因可能是,在熱解早期熱穩(wěn)定性較差的羧基先釋放生成C2和cO,隨著氧元素不斷被釋放出,鋸由上表可見，昭通褐煤總體產(chǎn)氣流量高于鋸末，末中含氧量在不斷減少,002和00的產(chǎn)量減小是鋸末的熱解氣流量在250~ 400C之間最大，在正常的,當溫度繼續(xù)升高到400C時，其它的氧才在300C左右達到最大氣體流量,這也是鋸末類生物質(zhì)活潑分解之后的二次熱解階段被釋放[4。圖2中同熱解最活躍的溫度區(qū)間。相較而言,褐煤的熱解氣樣存在這- - 現(xiàn)象和規(guī)律。不同之處在于,由于褐煤流量最大值出現(xiàn)在300~ 600C之間,說明褐煤的熱含有比鋸末較多的固定炭,并且熱解活躍區(qū)間比鋸解最活躍的溫度區(qū)間比鋸末寬,在350C左右達到末推遲50C ,在低溫加熱階段,褐煤的熱解效果沒最大氣體流量。鋸末和褐煤的熱解活躍區(qū)間重合度有鋸末好,產(chǎn)生很大量的0Or,在100C時甚至超過很小,若將兩者簡單混合熱解,當褐煤開始熱解時，了50%。CH和H2的含量在圖1和圖2中均有上鋸末熱解已經(jīng)將近完成,兩者達不到熱解協(xié)同作用。升的趨勢 ,在鋸末的熱解中這一趨勢較明顯,褐煤在另外從圖2也可以看出褐煤在300~ 400熱解氣低溫階段熱解不充分 ,CH4和H2的含量較鋸末在同體產(chǎn)物中CO2所占體積百分比很大,其它可燃氣體一溫度時低。氧氣的含量在圖1和圖2中都很小，成分比重很小，熱解效果并不是很好,而在此溫度區(qū)不到1%,隨溫度的變化趨勢也不明顯。間,鋸末的熱解氣體產(chǎn)物中CO、CH、H2所占比重4結(jié)論較大,熱解效果較好,也就是說,褐煤的有效熱解溫度區(qū)間比鋸末類生物質(zhì)的有效熱解溫度區(qū)間靠后。1)昭通褐煤的工業(yè)分析顯示其存在很高的揮發(fā)3.2溫度對氣體產(chǎn) 物成分的影響份,適于熱解產(chǎn)氣;鋸末類生物質(zhì)中存在比褐煤更高的揮發(fā)份,直接將之燃燒使用,效率低，將其進行熱解,得到氣體和液體產(chǎn)物是很好的利用方向。50 |◆2)昭通褐煤和鋸末的元素分析表明,它們的氧金40-一氧化碳二氧化碳元素含量很高，這是在熱解時產(chǎn)生大量的002和30-甲烷CO的原因。203)鋸末和褐煤的熱解活躍區(qū)間重疊不多,前者10是250~ 400C之間,后者是在300~ 500C之間,若00:00只是將兩者簡單混合進行共熱解,并不會產(chǎn)生明顯溫度(C)的協(xié)同熱解作用。圈1鋸末熱解(體體積成分與熱解溫度的關(guān)系4)考慮到煤存在貧氫的特點,而生物質(zhì)則是富氫物質(zhì),若能將生物質(zhì)中的氫轉(zhuǎn)移到煤中,從而可以提高煤的熱解效果,這就提出了褐煤與生物質(zhì)共熱50 t解問題，前面已經(jīng)知道鋸末類生物質(zhì)和褐煤的熱解區(qū)5of.二氧化碳40-一-氧化碳區(qū)間并不同,不可以進行簡單混合共熱解。為了達i 30一到共熱解的協(xié)同作用,現(xiàn)提出以下設(shè)想:其-,尋找催化劑,使生物質(zhì)和褐煤能夠達到同步催化熱解,發(fā)0t揮二者的協(xié)同熱解作用;其二,將生物質(zhì)和褐煤在加400壓下進行共熱解，因為壓強可以使煤的熱解反應(yīng)提前;其三,采用兩步法熱解工藝，即將生物質(zhì)先熱解，得到熱解氣體通人褐煤的熱解爐內(nèi),把生物質(zhì)熱解圍2昭通褐煤熱解 氣體積成分與熱解溫度的關(guān)系的氣體產(chǎn)物作為褐煤的熱解氣氛，從而達到二者的2005年6月，馬文起:甲醇生產(chǎn)對環(huán)境的污染危害及其防治措施第30卷第3期●43.粗甲醇中間貯槽的閃蒸氣中，含有較多的一氧液和生活污水的處理任務(wù)。 它采用從德國引進的廢化碳和少量的甲醇,經(jīng)回收作原料氣。另外,在開停水生化處理裝置,用化學制劑在封閉系統(tǒng)中將廢水車時,系統(tǒng)壓力低或用惰性氣體置換所放出的廢氣處理,最終產(chǎn)出無害水和無害生物泥，做為農(nóng)業(yè)混合送氣柜儲存，做電廠鍋爐燃料。肥料。甲醇精餾采用雙塔,用水做萃取劑。本公司采5對環(huán)保問題的思考用的甲醇合成催化劑是銅基催化劑,合成的粗甲醇中雜質(zhì)總含量小于1% ,而雜質(zhì)種類高達40多種。環(huán)保問題關(guān)鍵是人的觀念問題，首先樹立環(huán)保在精餾過程中,預塔塔頂產(chǎn)出的醚類氣等輕組份回觀念,采用新技術(shù)新工藝新設(shè)備。其次用無害介質(zhì)收送氣柜儲存。在主精餾塔塔底的釜底殘液中含小代替有害介質(zhì),大搞技術(shù)革新。對于保護環(huán)境,這些于1%的甲醇和重組份物質(zhì),這些物質(zhì)和從主精餾措施會更有效。塔側(cè)線采出的雜醇油及化驗室廢液,--同被送到雜參考文獻醇回收裝置處理,此裝置是本廠設(shè)計制造的，回收效果很好,徹底解決了殘液的排放問題,還為公司增加1付效玉 .哈爾濱氣化廠甲醇分廠崗位操作法. 1993.效益。最終排出的廢液送生化裝置做進- -步處理。(收稿日期2005-02-20)廢水生化處理裝置是廢水變成無害水的最后一作者簡介關(guān),它肩負著對全廠稀酚水噴啉水、泄渠水、甲醇廢馬文起，1993年畢業(yè)于黑龍江省化學工業(yè)學校,被分配到哈爾濱氣化廠甲醇分廠,從事甲醇生產(chǎn)工作至今。Control Environmental Pollution and Control Measures In theProduction of MethanolMa Wenqi(Methanol Branch of Harbin Gasification Plant, Harbin, Heilongjiang 154854)Abstract: This paper analyzed the hazardous materials and the three wastes, and also abvanced the relativecontrol measures.Key words: Methanol , production, environmental pollution, control measure(上接26頁)物進行快速熱解,因為在較大的熱解速山東理工大學學報,2004, 18(2):33~36率下,兩者的分子結(jié)構(gòu)較易被破壞,有可能實現(xiàn)共熱3尹承緒. 云南主要褐煤氣化、液化特性試驗及其工業(yè)遠景預測報告:14- 15.解。郭崇濤.煤化學.北京:化學工業(yè)出版社, 1992.(收稿日期2005 -04-01) :1何屏.加快云南煤炭工業(yè)發(fā)展的對策昆明理工大學學趙衛(wèi)東(1980 - ),男,昆明理工大學電力工程學院熱能報,1998,23(3):71~762趙俊成,孫立,易維明.在管式爐中生物質(zhì)熱解的機理.工程專業(yè)碩士研究生,研究方向:煤的潔凈利用。Experiment Study on Pyrolysis of Zhaotong Lignite Comparedwith Pyrolysis of Biomass like SawdustZhao Weidong He Ping Ma Linzhuan(Electrical Engineering Department, Kunming University of Science and Technology , Kunming Yunan,650051)Abstract: In this paper ,some conclusions of pyrolysis of lignite and pyrolysis of biomass were introduced bysome experiments. On the basis of these conclusions , we have also compared them with each other , and analyzedtheir common grounds and differentias, then the possibility of the ∞- pyrolysis of lignite and biomass was putforward. In addition, in this study sawdust was used as the representation of so many kinds of biomass and the