赵骏等：热溶煤的燃烧特性 ·333· 中原本存在的小分子，另一部分来源于在有机溶剂 其原煤热解曲线整体右移，最大质量损失速率减小， 和温压的双重作用下，一些煤分子间的相互作用键 最大质量损失速率温度增大，燃烧反应性降低；ZS 发生断裂而形成的小分子物质.挥发分的增大不可 热溶煤燃烧时开始质量损失温度略微减小，最大质 避免的造成煤中固定碳含量的减小，但通过元素分 量损失速率增大，燃烧反应性增强. 析表明热溶煤中元素C含量增大，对于低阶煤XB、 通过前文所述热分析方法对4种热溶煤及其原 ZS尤其明显.元素C的增加表明溶出物中总的碳 料煤的燃烧特征参数进行计算，结果如表3所示. 含量增加，同样表明固定碳的减少是由于溶出了大 其中KL热溶煤的着火温度(T)、最大质量损失速 量分子量较小的物质，而分子量较小的物质更易受 率温度(T),燃尽温度(T)都小于KL原煤，综合 热析出，属于挥发分组分. 燃烧特性指数S从5.996提高到8.336，燃烧性能 KL、GD和ZS3种热溶萃取煤的H/C原子比大 提高：GD热溶煤和其原煤相比有同样的结果，燃烧 于其原料煤，表明热溶煤中含有更多的脂肪烷烃结 性能有一定程度的提高.对于低阶煤XB和ZS,其 构.在极性溶剂作用下，煤的芳香结构上的支链发 综合燃烧特性指数S大于烟煤，燃烧性能较优.但 生解离和键的断裂，支链结构进入热剂并析出成为 XB热溶煤的着火温度、燃尽温度、最大质量损失速 热溶产物.但对于XB煤，其H/C原子比减小，这主 率温度都大于XB原煤，综合燃烧特性指数S减小， 要是因为XB属于褐煤，煤的软化温度相较于其他 处理后的热溶煤燃烧性能劣于原煤，主要原因是XB 原煤低，当温度为350℃时，煤结构中的小分子发生 煤中大分子芳烃结构增多，不利于煤粉的燃烧.而 积聚，形成芳烃大分子，热溶产物中芳香结构增多， ZS煤其变化趋势与XB相反，与KL和GD变化趋势 对芳香结构的溶出率更大，导致H/C原子比例 相同. 减小. 2.3燃烧特性变化原因分析 2.2燃烧特性 不同的4种原料煤经过热溶处理后变化趋势不 KL、GD、XB和ZS原煤及其制备的热溶煤燃烧 尽相同，可能是由于煤中挥发分、灰分和有序化程度 反应时转化率、转化速率与温度的关系曲线如图3 共同作用的结果 所示.从图中可以看出，KL热溶煤和GD热溶煤较 2.3.1挥发分 其原煤热解曲线整体左移，最大质量损失速率增大， KL、GD、XB和ZS4种原煤及热溶煤在热分析 最大质量损失速率对应温度降低；而XB热溶煤较 仪内的热解曲线如图4所示 。-KL-RAW a7014 (b)0.14 -KL-TDO 0.12 -GD-RAW 0.12 0.2 0.10 0.2 ·-GD-TDC 0.10 0.4 0.08 0.4 0.08 0.06 0.06 0.6A 0.04 0.6 0.04 0.8 0.02 0.8 0.02 1.0 88886士0 88g882可0 -0.02 100200300400500600700800 100200300400500600700800 -0.02 温度/℃ 温度/℃ 10.18 0.25 0 (c) 0.16 0 ·ZS-RAW (d) -ZS-TDO 0.14 0.20 0.2 0.2 0.12 0.15 0.4 0.10 0.4 0.08 0.10 0.6 0.06 0.6 (PPP) 0.04 0.05 0.8 0.02 0.8 1.0 0 1.0 -0.02 100200300400500600700800 温度/℃ 102003040050607000.05 温度/℃ 图3热溶煤及原煤燃烧特征分析 Fig.3 Combustion characteristic analysis of raw coals and thermal dissolution coals赵 骏等: 热溶煤的燃烧特性 中原本存在的小分子，另一部分来源于在有机溶剂 和温压的双重作用下，一些煤分子间的相互作用键 发生断裂而形成的小分子物质． 挥发分的增大不可 避免的造成煤中固定碳含量的减小，但通过元素分 析表明热溶煤中元素 C 含量增大，对于低阶煤 XB、 ZS 尤其明显． 元素 C 的增加表明溶出物中总的碳 含量增加，同样表明固定碳的减少是由于溶出了大 量分子量较小的物质，而分子量较小的物质更易受 热析出，属于挥发分组分． KL、GD 和 ZS 3 种热溶萃取煤的 H /C 原子比大 于其原料煤，表明热溶煤中含有更多的脂肪烷烃结 构． 在极性溶剂作用下，煤的芳香结构上的支链发 生解离和键的断裂，支链结构进入热剂并析出成为 热溶产物． 但对于 XB 煤，其 H /C 原子比减小，这主 要是因为 XB 属于褐煤，煤的软化温度相较于其他 原煤低，当温度为 350 ℃时，煤结构中的小分子发生 积聚，形成芳烃大分子，热溶产物中芳香结构增多， 对芳香结构的溶出率更大，导 致 H /C 原 子 比 例 减小． 图 3 热溶煤及原煤燃烧特征分析 Fig． 3 Combustion characteristic analysis of raw coals and thermal dissolution coals 2. 2 燃烧特性 KL、GD、XB 和 ZS 原煤及其制备的热溶煤燃烧 反应时转化率、转化速率与温度的关系曲线如图 3 所示． 从图中可以看出，KL 热溶煤和 GD 热溶煤较 其原煤热解曲线整体左移，最大质量损失速率增大， 最大质量损失速率对应温度降低; 而 XB 热溶煤较 其原煤热解曲线整体右移，最大质量损失速率减小， 最大质量损失速率温度增大，燃烧反应性降低; ZS 热溶煤燃烧时开始质量损失温度略微减小，最大质 量损失速率增大，燃烧反应性增强． 通过前文所述热分析方法对 4 种热溶煤及其原 料煤的燃烧特征参数进行计算，结果如表 3 所示． 其中 KL 热溶煤的着火温度( Ti ) 、最大质量损失速 率温度( Tm ) ，燃尽温度( Tb ) 都小于 KL 原煤，综合 燃烧特性指数 S 从 5. 996 提高到 8. 336，燃烧性能 提高; GD 热溶煤和其原煤相比有同样的结果，燃烧 性能有一定程度的提高． 对于低阶煤 XB 和 ZS，其 综合燃烧特性指数 S 大于烟煤，燃烧性能较优． 但 XB 热溶煤的着火温度、燃尽温度、最大质量损失速 率温度都大于 XB 原煤，综合燃烧特性指数 S 减小， 处理后的热溶煤燃烧性能劣于原煤，主要原因是 XB 煤中大分子芳烃结构增多，不利于煤粉的燃烧． 而 ZS 煤其变化趋势与 XB 相反，与 KL 和 GD 变化趋势 相同． 2. 3 燃烧特性变化原因分析 不同的 4 种原料煤经过热溶处理后变化趋势不 尽相同，可能是由于煤中挥发分、灰分和有序化程度 共同作用的结果． 2. 3. 1 挥发分 KL、GD、XB 和 ZS 4 种原煤及热溶煤在热分析 仪内的热解曲线如图 4 所示． · 333 ·