加熱煤矸石用于煤層氣脫氧的工藝及動力學研究.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，爆炸極限將迅速擴大。增加對煤層氣的利用首要解決的技術問題是脫氧。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，同時也減少了煤矸石對環(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煤層氣脫氧兩種工藝，通過改變溫度、氣體流速、煤矸石顆粒大小對工藝進行了優(yōu)化，同時考察了煤矸石在煤層氣氣氛下的燃燒特性和燃燒動力學，為脫氧工藝在工業(yè)應用上提供了參考，主要研究內容和結論如下:
　　(1)脫氧過程中加熱溫度和氣體流速都是影響脫氧效果的重要因素，隨著溫度的升高產品氣中O2的脫除量逐漸增大，當溫度過高時CH4的損失量也會明顯增大。低流速時CH4的損失量也會增大，流速過高時易導致

3、O2脫除效率降低，而煤矸石粒徑的大小對脫氧效率的影響不大。
　　(2)煤層氣脫氧過程中，CH4的損失主要是CH4的裂解反應所致，較高的溫度有利于煤層氣中的O2與煤矸石中的碳反應，但溫度過高時也增強了CH4的裂解，使得CH4的回收率降低。
　　(3)管式爐脫氧實驗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。通過加熱煤矸石和加熱焦炭脫

4、氧實驗的對比，認為焦炭的脫氧效率高于煤矸石的脫氧效率，但CH4的損失率也相對較大。
　　(4)煤矸石在煤層氣氣氛下燃燒時，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)當煤矸石在煤層氣氣