Tanulmány a szén és az égési gáz felszabadulásának pirolízis jellemzőiről inert környezetben

1 Vegyészmérnöki és Technológiai Iskola, Kínai Bányászati és Technológiai Egyetem, 22116 Xuzhou, Kína

2 Vegyészmérnöki és Környezetmérnöki Iskola, Shandong Tudományos és Technológiai Egyetem, 26659 Qingdao, Kína

Absztrakt

1. Bemutatkozás

A szén spontán elégetése nem kívánatos jelenség a szénbányászatban és -tárolásban. Szinte az összes szénbányászati országot zavarja ez a veszélyes tevékenység [1–3]. A nagyobb széntermelő országokban, például Kínában, az Egyesült Államokban, Indiában és Indonéziában a szén spontán elégetése miatt évente nagy mennyiségű szénforrás pusztul el [4]. Ez nemcsak jelentős gazdasági veszteségeket okoz, hanem számos környezeti és biztonsági problémát is. Ezenkívül a szén önmelegedése [5, 6] befolyásolja annak molekulaszerkezetét, elemi összetételét és egyéb tulajdonságait.

A szén pirolízisének jellemzői mindig is a kutatások középpontjában álltak. A litofáciák mikroszkopikus komponenseinek pirolízisreaktivitásának mikroszkópos perspektívájától kezdve a különféle kis kísérleti próbapad-pirolízis termékek vizsgálatáig a bitumenes pirolízis alaptörvényeit kaptuk meg [7–9]. A környezetbarát szénkeverés növekvő igényei miatt napirendre került a szénkeverés pirolízis jellemzőinek kutatása is. Noha a lassú fűtéses pirolízis alapkutatása bizonyos vitákkal szembesül a félipari vagy ipari vizsgálatok jelentőségével kapcsolatban, az inert atmoszférában kevert szén pirolízisének vizsgálata segíthet feltárni az illékony anyagok csapadékszabályát és a szénkeverékek közötti kölcsönhatást . Ez segíthet a kutatóknak néhány alapvető adat megszerzésében.

Az oxigén eloszlása a szénkupacban azonban nem egyenletes, és a magas oxigéntartalmú terület először spontán égésen megy keresztül. Amikor az égés elér egy bizonyos hőmérsékletet, a szénhalom alacsony oxigéntartalmú része érintett lesz, és a hőmérséklet emelkedik, ami miatt a szén pirolízis reakcióba lép, káros gázokat termel, és veszélyezteti a környezet egészségét és a személyi biztonságot.

Ez a tanulmány a wuhai bányaterület sajátos valóságára irányult, a szénminőség szempontjából. Ebben a tanulmányban FTIR spektroszkópiával párosult TG-elemzést alkalmaztunk hat különböző koalifikációs fokú szénminták szobahőmérsékletről 1000 ° C-ra történő melegítésére 20 ° C · min -1 hőmérsékleten nitrogén atmoszférában. A szén fokának és a pirolízis hőmérsékletének hatását a szén pirolízisének tartalmára a TG/DTG görbével elemeztük. Az inertgáz-környezetet használták a szénhalom anoxikus környezetének szimulálására, és egy TG-analizátort alkalmaztak a kevert szén lassú pirolízisének az inert atmoszférában történő elvégzésére, hogy feltárják a gázkibocsátási szabályt a pirolízis folyamatában. Ezenkívül sugár fotoelektron spektrométert alkalmaztunk a különböző hőmérsékleteken kialakult gázkomponensek eloszlási törvényének elemzésére.

2. Kísérleti

2.1. Hangszerek

Az ebben a vizsgálatban használt szénmintákat a kínai Wuhai bányászati területről gyűjtötték. Az ömlesztett szénmintát pofadarálóval összetörték és golyósmalomban őrölték, hogy az átlagos részecskeméret frakciói 100 alatt maradjanak. μm, majd 4 órán át 80 ° C-on levegőn szárítottuk. A nyers szén közelítő elemzését a GB/T 212, 213, 214 és 206 szabvány szerint végeztük. A vizsgálati módszer eredményeit az 1. táblázat tartalmazza.

) és illékony anyagok (

) a b és f szénminták magasabbak, mint más széntípusoké, amelyeket alacsony rangú szénként tisztáznak. A hamutartalom (

) a szénminta c értéke a legmagasabb, és a fűtőértéke a legalacsonyabb, míg a d szénmintában a legnagyobb a rögzített szén (

) tartalma és a legalacsonyabb. Ennek eredményeként a közeli elemzés azt mutatja, hogy a b, c és f szénminták magas kéntartalmú szenek; és az a, d és e szénminták közepes kéntartalmú szén. Ezenkívül végső elemzést végeztek annak kimutatására, hogy minél magasabb a széntartalom, annál alacsonyabb az oxigéntartalom és annál nagyobb a hő.