停留时间及升温速率对三塘湖盆地褐煤热作用产物分布的影响

doi:10. 11799/ ce202505027

煤炭工程 ›› 2025, Vol. 57 ›› Issue (5): 200-209.doi: 10. 11799/ ce202505027

停留时间及升温速率对三塘湖盆地褐煤热作用产物分布的影响

王小强, 程海涛, 崔圣达, 等

1. 新疆大学地质与矿业工程学院
2. 新疆中亚造山带大陆动力学与成矿预测自治区重点实验室，新疆大学

收稿日期:2024-05-09 修回日期:2024-10-09 出版日期:2025-05-13 发布日期:2025-07-03
通讯作者: 李鑫 E-mail:lixinwaxj@xju.edu.cn

Effects of residence time and heating rate on the distribution of lignite pyrolysis products in Santanghu Basin

Received:2024-05-09 Revised:2024-10-09 Online:2025-05-13 Published:2025-07-03
Contact: li 无xin E-mail:lixinwaxj@xju.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

气化剂注入方式是影响煤炭地下气化过程中气体产率和热值的重要因素。为揭示停留时间和升温速率对褐煤在水蒸气中热作用下行为和产物的影响，采用固定床热解炉对三塘湖盆地西山窑组褐煤进行了不同停留时间和升温速率下的热作用实验。结果表明：①停留时间增加，半焦转化率和气体质量分数增加，水质量分数先增后减；高温条件下加剧了二次反应，促进甲烷变换反应的发生导致H2体积显著增加，且总的污染物质量减少。②升温速率增加，半焦转化率和气体质量分数减少，水和焦油的质量分数先减后增；高温条件下抑制二次反应发生，H₂体积减少，且总的污染物质量增加。③建议在实际生产过程中，控制氧气和水蒸气鼓入量，适当增加热作用产物停留时间、降低煤层升温速率，以增加H₂的生成量并减少总的污染物质量（反应温度大于等于700℃），提升煤炭地下气化制氢效果。

Abstract: The injection rate of gasification agent is an important factor affecting the yield of gasification products and gas calorific value in the process of underground coal development. In order to reveal the effects of residence time and heating rate on the gasification behavior and product distribution characteristics of lignite in Santanghu Basin, the gasification and pyrolysis experiments of Xishanyao Formation lignite in Santanghu Basin under different residence time and heating rate were carried out based on a fixed bed gasifier. The results show that（1）with the increase of residence time, the conversion rate of semi-coke and gas yield increase, and the water yield increases first and then decreases. Under high temperature conditions, the secondary reaction is aggravated, and the methane conversion reaction is promoted, resulting in a significant increase in the volume of H2, but the total mass of pollutants is reduced.（2）With the increase of heating rate, the semi-coke conversion and gas yield decreased, and the yield of water and tar decreased first and then increased. Under high temperature conditions, the secondary reaction is inhibited, the volume of H2 is reduced and the total mass of pollutants is increased.（3）It is suggested that in the actual production process, by controlling the moving speed of steam injection to increase the residence time and reduce the heating rate, the generation of H2 can be significantly increased, so as to improve the efficient and clean development of underground coal gasification process. The research results can provide theoretical guidance for the underground coal gasification process of lignite in Xishanyao Formation of Santanghu Basin.

中图分类号:

TQ546

王小强, 程海涛, 崔圣达, 等.

停留时间及升温速率对三塘湖盆地褐煤热作用产物分布的影响 [J]. 煤炭工程, 2025, 57(5): 200-209.

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停留时间及升温速率对三塘湖盆地褐煤热作用产物分布的影响

Effects of residence time and heating rate on the distribution of lignite pyrolysis products in Santanghu Basin

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