低变质粉煤热解过程解析

李万飞 贺彦峰（陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司,陕西 榆林 719319）

低变质粉煤热解过程解析

李万飞 贺彦峰（陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司,陕西 榆林 719319）

我国低变质粉煤储量极为丰富，同时质量也十分优质，是目前国内应用范围很广的一种资源。煤热解是煤炭加工行业中较为成熟的技术，在节能环保方面具有不可替代的作用。本文首先从煤热解技术谈起，进而解析低变质粉煤的热解过程，最后阐述影响低变质粉煤热解效果的相关因素，希望能够对焦化企业进一步优化和完善低变质粉煤热解技术和工艺提供一丝参考和借鉴。

低变质粉煤；热解过程；解析

煤热解工艺具体包括热分解和干馏过程，其加工流程十分繁琐和复杂。简单来讲，首先需要将煤完全隔绝并加热，这样随着温度的变化，进而不断发生着不同的物理和化学平行反应，最终产出煤气、油和半焦等物质，实现了煤的部分气化和液化过程；其次，所得原料再经过干馏加工处理，进而根据煤热解温度的不同（分为低温、中温、高温三种类型）选择不同的深加工处理工艺，以实现能源的进一步有效转换。煤热解工艺能够实现降低环境污染和节约煤炭资源的同时，其深加工后取得的产品还能够很好满足社会的需求。

1 低变质粉煤热解原理

热解是粉煤转化的必须途径，所以对于热解的研究过程意义十分重大。由于低变质粉煤的组成较为复杂，而且其性状也在不断变化。基于此，目前对低变质粉煤热解的原理分析多采用实验的方式获取，进而从产物的三个不同形态（固、液、气）掌握其构成特征。低变质粉煤热解原理其实就是其构成中自由基发生演变的过程，自由基在300摄氏度就会产生。并且随着温度的上升，自由基密度就会逐渐增大，进而促进低变质粉煤的分解。

2 对低变质粉煤热解过程的解析

2.1 干燥脱气环节

干燥脱气是热解过程的首要环节，此时，粉煤的外观变化并不十分明显，真正发生改变的是粉煤内部，在温度持续升高的作用下，粉煤内所含的水分将会十分活跃，直至温度达到120摄氏度的时候就会转化为水的气态形式——水蒸气，此时发生的是脱水反应。接下来，当温度上升至200摄氏度左右时，吸附在粉煤外表或缝隙里的小分子气体就会析出，待温度继续不断提高，进而出现脱竣反应。最后，温度达到300摄氏度左右时，粉煤即将进入热解的开始阶段。

2.2 热分解环节

进入热分解环节将是粉煤分解极为活跃的时期，此时解聚和分解反应十分清晰，这是热解过程的关键阶段。由于热分解环节中的温度较高，粉煤内部有机质在温度的影响下发生着剧烈的分解，进而产生并释放出大量的挥发物质，这种物质在外表、形态和结构上与焦油较为相似。当温度继续升高至500摄氏度左右的时候，这是粉煤热解最需要和适宜的温度，同时随着反应的加剧进行，所析出的焦油等物质也会达到最理想的状态。

2.3 热缩聚环节

热缩聚环节的功能与干燥脱气环节较为相似，俗称二次脱气阶段。此环节所发生的反应主要以缩聚反应为主，由于热分解环节已经将绝大部分的粉煤热解为焦油，因此此环节所析出的焦油量很零散。

3 影响低变质粉煤热解效果的主要因素

低变质粉煤在热解过程中，热解的效果会随着自身或外界的不同影响和作用进而发生改变。具体影响因素如下：

3.1 煤化程度

受粉煤自身性质不同的影响，在热解过程中的反应也会出现不同的变化，例如：粉煤自身的硬度和力度以及特殊性质都会制约粉煤的传热、活性和热解效果。而且，粉煤表面气孔的大小也会影响干燥脱气环节的实施，进而影响气体的产出。此外，粉煤含炭量高就会促进半焦产量的提升。同时，粉煤中含有的挥发物质成分越多，在热解过程中的气产量也就会随之增大。

3.2热解温度

热解温度是影响低变质粉煤热解效果的重要因素，确切地说是十分强烈的。首先，热解温度不仅能够影响干燥脱气环节效果，而且对二次干燥脱气也会产生不可忽视的作用，直接关系着焦油的产出和数量。在热解过程中工艺条件允许下的范围内，热解温度与半焦产量、干馏气及焦油的产量之间多的关联十分紧密。例如：温度范畴内热解温度上升，半焦产量就会下降，与此同时，馏气及焦油的产量反而增加。此外，温度如果超出标准规范，二次裂解反应将持续提高，致使裂解中产生的焦油下降，而半焦和气体却不降反增。经上述分析，焦化企业要科学合理地做好热解温度的控制和管理，以提高热解产品的质量需求。

3.3 加热速率

加热速率在低变质粉煤热解过程中的影响也十分突出，它会影响终端产品的产出和结构。而且，加热速率的改变将直接促使煤气成分随之改变。同时焦化企业也应该明确升温速率会导致二氧化碳和一氧化碳持续增高的认知。

3.4 压力

经实验证明，低变质粉煤热解过程中压力的增加会直接降低粉煤中挥发物质的释放，进而造成半焦产量的提高。究其原因为：随着压力的加大，挥发物质在粉煤颗粒内驻足的时间会加长，从而使二次反应随之加大，结果促使焦油逐渐聚合成焦炭，最终导致热解最终产率的下降。

3.5 气氛

热解气氛的变化会产生差异化的反应结果，尤其是近年来随着加氢技术应用的成熟与应用，对于热解反应的影响更是十分剧烈，使得反应极为高效。此外，高压下的缓慢升温会造成转化率及焦油收率的同时上涨。

总之，低变质粉煤是一种极为重要的能源物质。然而粉煤毕竟属于不可再生资源，因此，对于粉煤加工热解的转换效率必须要不断提高，以实现节约能源的目标。这就需要焦化企业加大对粉煤热解技术领域的研究，对原有技术进行突破和创新，尽最大努力减少对环境产生的污染。在确保实现节能环保的基础上，研发先进的除尘和分离技术，并对余热有效地加强利用，最终促进粉煤综合利用的可持续发展。

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