图像在线测量法研究煤热解过程中的膨胀与收缩特性.pdfVIP

第 33 卷 第 5 期 燃 　料 　化 　学 　学 　报 V o l. 33 N o. 5 2005年 10 月 J ou rna l of Fue l C hem istry and Techno logy O ct. 2005 文章编号 : (2005) 图像在线测量法研究煤热解过程中的膨胀与收缩特性 1, 2 1 1 1 付志新 , 郭占成 , 袁章福 , 王 　志 ( 1. 中国科学院过程工程研究所 多相反应开放实验室 , 北京 　100080; 2. 中国科学院研究生院 , 北京 　100049) 摘 　要 : 采用实时在线图像采集及计算机图像处理技术研究了不同条件下的型煤在热解过程中的膨胀与收缩特 性 。结果表明 , 400 ℃左右时型煤开始发生收缩 , 400 ℃～550 ℃和 650 ℃～800 ℃是型煤发生收缩的两个高峰阶 段 , 1 000 ℃体积收缩率达 32% ～44% 。型煤的体积收缩大小主要与挥发分和灰分质量分数有关 ,型煤体积收缩率 随着挥发分的增加而线性增大 ,随着灰分的增加而线性减小 。横向、体积收缩率随着型煤密度的增大而减小 ;最大 膨胀率和收缩率与密度成线性关系 ,随着密度的增大 ,最大膨胀率增大而收缩率减小 。 关键词 : 型煤 ; 煤热解 ; 收缩 ; 膨胀 中图分类号 : TQ522. 16　　文献标识码 : A 　　煤在热解过程中软化形成气 、液 、固三相共存的 本文采用实时在线图像采集技术 ,重现过程行为特 胶质体 ,煤在胶质体状态下的膨胀是由于胶质体的 性 ,使过程可视化 ,直观 、形象地观测到膨胀收缩过 透气性差 , 热解产生 的气体不能迅速逸 出造成 程 ,而利用计算机图像处理技术可以减少测量误差 的[ 1 ] 。当形成脱气气孔 ,产生的气体能够迅速逸出 及方便选择测量点 。 时 ,煤开始发生收缩 。煤在热解过程中的膨胀与收 本文以三种单种煤和一种混和煤为原料 ,分别 缩特性对煤的燃烧 、气化动力学 、灰分的形成及炼焦 冷压制成三种不同密度的型煤 ,采用可以在线观测 压力等有显著影响 ,研究煤的膨胀与收缩特性能够 过程行为和在线采集过程图像的加热炉考察了不同 为煤炭转化及煤炭综合利用提供参考及指导 。 密度 、煤种的型煤在热解过程中的膨胀与收缩特性 。 很多学者对此曾进行过研究 ,顾金凤 [ 2 ] 用型块 1　实验部分 收缩仪研究了直径 10 mm 、压样压力 25 M Pa 的型煤 1. 1　实验装置及原理 　实验装置如图 1所示 。将 在炭化过程中的膨胀与收缩特性 。Nom u ra 等 [ 3 ] 利 型煤置入加热炉内 ,安装在炉管一侧的背光灯发出 用高 600 mm 、长 600 mm 、宽 400 mm 的移动墙加热 炉研究了炭化过程中炼焦压力 、横向收缩和纵向收 缩间的关系 。结果证实 ,在焦化后期最大炼焦压力 消失后煤柱开始发生收缩 ,最终横向收缩量为 2 mm ～5 mm ,挥发分增加 10% ,收缩值将增加 1. 6 mm ; 而当焦饼 自身重力大于焦饼与炉墙间的向上分压力 时煤柱开始发生纵向收缩 ,纵向收缩发生的越晚其 收缩值越小 。文献 [ 4 ]利用不锈钢坩埚研究了 42 种质量为 80 g 的不同