王玉明,胡德生

(宝山钢铁股份有限公司中央研究院,上海 201999)

焦炭是煤在隔绝空气的情况下高温干馏并进行一段时间焖炉后而获得的[1-3]。煤的热解是煤生成焦炭过程的重要步骤,是煤的利用技术的基础过程[4-5]。煤的热解机理、产物的性质及分布情况要受到煤的性质、加热速率、传热和热解气氛等特定条件的显著影响[6-9]。研究煤的热解过程对炼焦用煤的选择有重要指导作用。目前用于煤热解研究的主要现代分析仪器有热重—差热(TG-DTA)、红外光谱(FTIR)、气相色谱(GC)、质谱(MS)等,本文主要通过热重—差热分析来研究煤在加热过程中的质量变化,分析其热解动力学,为未来煤的相关生产应用提供理论机理解析或借鉴。

1 煤样性质及试验方法

选取炼焦生产使用的14种单种煤作为典型煤样,煤样代码及品名见表1。这些煤样包括了气、肥、焦、瘦煤及1/3焦煤,典型煤样的工业分析、元素分析结果见表2。从表2可以看出,几种气煤的水分含量均比较高,而几种焦煤的水分含量均较低;在元素分析中可以看到气煤具有较高的氧含量,而瘦煤的氧含量较低,这些指标的变化与煤的变质程度有关。

表1 煤样代码与品名对照表

表2 煤样的工业分析和元素分析

为了进行动力学分析,热重试验应在排除内外扩散影响的条件下进行。消除内扩散需进行样品量和样品粒度的研究。如果在不同样品量和不同粒度下得到的TG曲线可以完全重合,则说明基本已消除了内扩散的影响。

为了确定适宜的样品量,选择兴隆庄煤作为研究对象,试样量分别为150和200 mg,在相同的升温速率和气体流量下进行测试,得到的曲线如图1所示,两条曲线完全重合。……