低變質粉煤熱解過程解析

李萬飛 賀彥峰（陜西煤業化工集團神木天元化工有限公司,陜西 榆林 719319）

低變質粉煤熱解過程解析

李萬飛 賀彥峰（陜西煤業化工集團神木天元化工有限公司,陜西 榆林 719319）

我國低變質粉煤儲量極為豐富，同時質量也十分優質，是目前國內應用范圍很廣的一種資源。煤熱解是煤炭加工行業中較為成熟的技術，在節能環保方面具有不可替代的作用。本文首先從煤熱解技術談起，進而解析低變質粉煤的熱解過程，最后闡述影響低變質粉煤熱解效果的相關因素，希望能夠對焦化企業進一步優化和完善低變質粉煤熱解技術和工藝提供一絲參考和借鑒。

低變質粉煤；熱解過程；解析

煤熱解工藝具體包括熱分解和干餾過程，其加工流程十分繁瑣和復雜。簡單來講，首先需要將煤完全隔絕并加熱，這樣隨著溫度的變化，進而不斷發生著不同的物理和化學平行反應，最終產出煤氣、油和半焦等物質，實現了煤的部分氣化和液化過程；其次，所得原料再經過干餾加工處理，進而根據煤熱解溫度的不同（分為低溫、中溫、高溫三種類型）選擇不同的深加工處理工藝，以實現能源的進一步有效轉換。煤熱解工藝能夠實現降低環境污染和節約煤炭資源的同時，其深加工后取得的產品還能夠很好滿足社會的需求。

1 低變質粉煤熱解原理

熱解是粉煤轉化的必須途徑，所以對于熱解的研究過程意義十分重大。由于低變質粉煤的組成較為復雜，而且其性狀也在不斷變化。基于此，目前對低變質粉煤熱解的原理分析多采用實驗的方式獲取，進而從產物的三個不同形態（固、液、氣）掌握其構成特征。低變質粉煤熱解原理其實就是其構成中自由基發生演變的過程，自由基在300攝氏度就會產生。并且隨著溫度的上升，自由基密度就會逐漸增大，進而促進低變質粉煤的分解。

2 對低變質粉煤熱解過程的解析

2.1 干燥脫氣環節

干燥脫氣是熱解過程的首要環節，此時，粉煤的外觀變化并不十分明顯，真正發生改變的是粉煤內部，在溫度持續升高的作用下，粉煤內所含的水分將會十分活躍，直至溫度達到120攝氏度的時候就會轉化為水的氣態形式——水蒸氣，此時發生的是脫水反應。接下來，當溫度上升至200攝氏度左右時，吸附在粉煤外表或縫隙里的小分子氣體就會析出，待溫度繼續不斷提高，進而出現脫竣反應。最后，溫度達到300攝氏度左右時，粉煤即將進入熱解的開始階段。

2.2 熱分解環節

進入熱分解環節將是粉煤分解極為活躍的時期，此時解聚和分解反應十分清晰，這是熱解過程的關鍵階段。由于熱分解環節中的溫度較高，粉煤內部有機質在溫度的影響下發生著劇烈的分解，進而產生并釋放出大量的揮發物質，這種物質在外表、形態和結構上與焦油較為相似。當溫度繼續升高至500攝氏度左右的時候，這是粉煤熱解最需要和適宜的溫度，同時隨著反應的加劇進行，所析出的焦油等物質也會達到最理想的狀態。

2.3 熱縮聚環節

熱縮聚環節的功能與干燥脫氣環節較為相似，俗稱二次脫氣階段。此環節所發生的反應主要以縮聚反應為主，由于熱分解環節已經將絕大部分的粉煤熱解為焦油，因此此環節所析出的焦油量很零散。

3 影響低變質粉煤熱解效果的主要因素

低變質粉煤在熱解過程中，熱解的效果會隨著自身或外界的不同影響和作用進而發生改變。具體影響因素如下：

3.1 煤化程度

受粉煤自身性質不同的影響，在熱解過程中的反應也會出現不同的變化，例如：粉煤自身的硬度和力度以及特殊性質都會制約粉煤的傳熱、活性和熱解效果。而且，粉煤表面氣孔的大小也會影響干燥脫氣環節的實施，進而影響氣體的產出。此外，粉煤含炭量高就會促進半焦產量的提升。同時，粉煤中含有的揮發物質成分越多，在熱解過程中的氣產量也就會隨之增大。

3.2熱解溫度

熱解溫度是影響低變質粉煤熱解效果的重要因素，確切地說是十分強烈的。首先，熱解溫度不僅能夠影響干燥脫氣環節效果，而且對二次干燥脫氣也會產生不可忽視的作用，直接關系著焦油的產出和數量。在熱解過程中工藝條件允許下的范圍內，熱解溫度與半焦產量、干餾氣及焦油的產量之間多的關聯十分緊密。例如：溫度范疇內熱解溫度上升，半焦產量就會下降，與此同時，餾氣及焦油的產量反而增加。此外，溫度如果超出標準規范，二次裂解反應將持續提高，致使裂解中產生的焦油下降，而半焦和氣體卻不降反增。經上述分析，焦化企業要科學合理地做好熱解溫度的控制和管理，以提高熱解產品的質量需求。

3.3 加熱速率

加熱速率在低變質粉煤熱解過程中的影響也十分突出，它會影響終端產品的產出和結構。而且，加熱速率的改變將直接促使煤氣成分隨之改變。同時焦化企業也應該明確升溫速率會導致二氧化碳和一氧化碳持續增高的認知。

3.4 壓力

經實驗證明，低變質粉煤熱解過程中壓力的增加會直接降低粉煤中揮發物質的釋放，進而造成半焦產量的提高。究其原因為：隨著壓力的加大，揮發物質在粉煤顆粒內駐足的時間會加長，從而使二次反應隨之加大，結果促使焦油逐漸聚合成焦炭，最終導致熱解最終產率的下降。

3.5 氣氛

熱解氣氛的變化會產生差異化的反應結果，尤其是近年來隨著加氫技術應用的成熟與應用，對于熱解反應的影響更是十分劇烈，使得反應極為高效。此外，高壓下的緩慢升溫會造成轉化率及焦油收率的同時上漲。

總之，低變質粉煤是一種極為重要的能源物質。然而粉煤畢竟屬于不可再生資源，因此，對于粉煤加工熱解的轉換效率必須要不斷提高，以實現節約能源的目標。這就需要焦化企業加大對粉煤熱解技術領域的研究，對原有技術進行突破和創新，盡最大努力減少對環境產生的污染。在確保實現節能環保的基礎上，研發先進的除塵和分離技術，并對余熱有效地加強利用，最終促進粉煤綜合利用的可持續發展。

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