低變質煤微波熱解數值模擬研究

作者：梁坤,周軍,吳雷,周晶晶,張秋利,宋永輝,蘭新哲

摘要：采用COMSOL Multiphysics軟件對低變質煤微波熱解過程進行了數值模擬分析,研究了微波功率、熱解時間和煤樣位置對微波爐腔體內電場和煤樣溫度場的影響,以模擬最優工藝條件進行熱解實驗,并對產物收率和組成進行了表征分析。結果表明:微波功率和煤樣位置對腔體內電場和煤樣溫度場影響十分明顯;熱解時間對腔體內電場幾乎沒有影響,而對煤樣溫度場影響較大。微波腔體中電場強度、煤樣的升溫速率和熱解終溫都隨微波功率的增大而增大。在腔體中心靠近波導3 cm的位置(-3 cm)時,煤樣處在高溫區域的面積最大,熱解終溫最高。數值模擬低變質煤微波熱解的最優工藝條件為微波功率700 W、熱解時間1800 s和煤樣處于-3 cm位置。在此條件下進行熱解實驗,其產物蘭炭、煤焦油、熱解水和煤氣的收率(質量分數)分別為70.25%,3.99%,5.31%和20.45%,其中,煤焦油中輕質油含量為37.43%(質量分數),煤氣中“富氫”氣體組分含量為53.02%(體積分數)。

發文機構：西安建筑科技大學化學與化工學院 陜西省冶金工程技術研究中心 西安建筑大學冶金工程學院

關鍵詞：數值模擬微波熱解場分布煤樣位置低變質煤numerical simulationmicrowave pyrolysisfield distributioncoal sample positionlow-rank coal

分類號： TQ530.2[化學工程—煤化學工程]