加熱煤矸石用于煤層氣脫氧的工藝及動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、煤層氣(CMM)是一種新型的清潔能源，它是一種與煤伴生并以吸附狀態(tài)的形式存儲(chǔ)于煤層中的非常規(guī)天然氣。煤層氣因混有空氣而在利用的過(guò)程中受到了很大的制約，常溫常壓下，CH4在空氣中的爆炸極限為5～15％，隨著溫度和壓力的升高，爆炸極限將迅速擴(kuò)大。增加對(duì)煤層氣的利用首要解決的技術(shù)問(wèn)題是脫氧。目前煤層氣脫氧方法有很多種，本研究采用的是將煤矸石作為煤層氣脫氧材料，降低了煤層氣脫氧成本，也使煤矸石得到利用，同時(shí)也減少了煤矸石對(duì)環(huán)境造成的污染。

2、>　　本文考察了管式爐和微波加熱爐加熱煤矸石對(duì)煤層氣脫氧兩種工藝，通過(guò)改變溫度、氣體流速、煤矸石顆粒大小對(duì)工藝進(jìn)行了優(yōu)化，同時(shí)考察了煤矸石在煤層氣氣氛下的燃燒特性和燃燒動(dòng)力學(xué)，為脫氧工藝在工業(yè)應(yīng)用上提供了參考，主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)脫氧過(guò)程中加熱溫度和氣體流速都是影響脫氧效果的重要因素，隨著溫度的升高產(chǎn)品氣中O2的脫除量逐漸增大，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)CH4的損失量也會(huì)明顯增大。低流速時(shí)CH4的損失量也會(huì)增大，流速過(guò)高時(shí)易導(dǎo)致

3、O2脫除效率降低，而煤矸石粒徑的大小對(duì)脫氧效率的影響不大。
　　(2)煤層氣脫氧過(guò)程中，CH4的損失主要是CH4的裂解反應(yīng)所致，較高的溫度有利于煤層氣中的O2與煤矸石中的碳反應(yīng)，但溫度過(guò)高時(shí)也增強(qiáng)了CH4的裂解，使得CH4的回收率降低。
　　(3)管式爐脫氧實(shí)驗(yàn)中最佳的工藝條件是溫度為650℃，流速為250ml/min;微波加熱煤矸石脫氧的最佳工藝條件是溫度為650℃，氣體流速為300ml/min。通過(guò)加熱煤矸石和加熱焦炭脫

4、氧實(shí)驗(yàn)的對(duì)比，認(rèn)為焦炭的脫氧效率高于煤矸石的脫氧效率，但CH4的損失率也相對(duì)較大。
　　(4)煤矸石在煤層氣氣氛下燃燒時(shí)，Ti、Tb和Tmax的值都隨著O2濃度的增加而減小，但(dW/dt)max和(dW/dt)mean的值都隨著O2濃度的增大而增大。煤矸石在煤層氣氣氛下與在具有相同O2濃度的O2/N2氣氛下燃燒時(shí)失重量存在一定的差別，煤矸石在煤層氣氣氛下的失重量偏小，這主要是CH4存在的影響。
　　(5)當(dāng)煤矸石在煤層氣氣