煤的熱分解

煤被加熱到足夠高的溫度時(shí)開(kāi)始熱分解，產(chǎn)生煤焦油和被毪為揮發(fā)分的氣體。揮發(fā)分是可燃性氣體、二氧化碳和水蒸氣的混合物?？扇夹詺怏w中除了一氧化碳和氫氣外，主要是碳?xì)浠衔?，還有少量的酚和其它成分。

近幾十年來(lái)，煤的熱分解研究是世界上十分活躍的研究領(lǐng)域之一。這不僅由于熱分解是煤的燃燒過(guò)程的一個(gè)重要的初始過(guò)程，對(duì)著火有極大的影響，也因?yàn)樗敲旱钠渌D(zhuǎn)換過(guò)程如氣化、液化、精煉等的重要步驟，同時(shí)與污染物的形成也有密切的聯(lián)系。僅就燃燒來(lái)說(shuō)，熱分解的影響大致有兩個(gè)方面：

(1)直接作用：揮發(fā)分的釋放一方面造成煤粒質(zhì)量的直接消耗，同時(shí)這些釋放出來(lái)的揮發(fā)物質(zhì)會(huì)在氣相環(huán)境中或煤粒表面燃燒，產(chǎn)生的熱量或者使環(huán)境氣體溫度升高，或者使煤粒本身被迅速加熱，提高煤粒溫度，又反過(guò)來(lái)加速煤粒的多相著火與燃燒。

(2)間接作用：由于揮發(fā)分的釋放，使煤粒的化學(xué)結(jié)構(gòu)、表面形態(tài)及孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化，從而改變了煤焦的反應(yīng)性能;此外，由于揮發(fā)分的析出與燃燒抑制了氧化劑向煤粒表面和孔隙內(nèi)部的擴(kuò)散作用，從而改變了煤焦的燃燒速率。

熱分解過(guò)程中煤的失重取決于其加熱過(guò)程的時(shí)間--溫度歷程，即升溫速度、加熱終溫以及在此溫度下分解過(guò)程所經(jīng)歷時(shí)間的長(zhǎng)短。煤粉磨粉機(jī)再生產(chǎn)煤粉設(shè)備中占據(jù)了一個(gè)比較重要的地位。揮發(fā)分的成分也一樣。它的某些成分在較初析出時(shí)會(huì)和其它成分及殘?zhí)糠磻?yīng)，因而最終的揮發(fā)分成分將部分地取決于揮發(fā)分從殘?zhí)恐幸龅乃俣取?/p>

一般而言，煤的熱分解有兩種含義，一是指煤的干餾，即在惰性氣氛中加熱時(shí)煤的揮發(fā)物析出的過(guò)程，稱(chēng)為“熱解”(Pyrolysis)：一是指煤在氧化性氣氛中加熱時(shí)，在初期階段煤的揮發(fā)分析出的過(guò)程，稱(chēng)為“脫揮發(fā)分”(Devolatilization)。由于實(shí)驗(yàn)方面的困難以及受從火焰中獲取數(shù)據(jù)的限制，到目前為止，大量有關(guān)揮發(fā)分析出的信息都來(lái)自煤在惰性氣氛中的熱解哺3|。為了方便起見(jiàn)，人們把實(shí)際上是在一個(gè)連續(xù)范圍內(nèi)變化的熱解工況分成了兩類(lèi)，一類(lèi)是快速熱解過(guò)程，即煤粉燃燒時(shí)，煤粉顆粒的加熱速度很高(104‘C/s或更高)，總的熱解時(shí)間小于ls，而且揮發(fā)分很快地由殘?zhí)勘砻嬉莩觥．?dāng)顆粒尺寸小于lO091"13.時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生快速熱解。另一類(lèi)是慢速熱解過(guò)程.它發(fā)生在許多碳化煉焦過(guò)程中。慢速熱解的加

熱速度低到小于10。C/min，熱解的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)幾分鐘或幾個(gè)小時(shí)，而且高濃度的揮發(fā)分與固體殘留物或容納這些揮發(fā)分的容器表面的接觸時(shí)間也往往延長(zhǎng)了。

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