不同镜惰比低阶煤的结构特征及其热解行为

热解是煤液化、气化等洁净煤技术的基础,尤其是对于低阶煤的利用上.为进一步研究低阶煤的热解特征,以一系列不同镜惰比赵家庄(ZJZ)、马蹄罕(MTH)、豆塔(DT)煤(V/I分别为 0.1、0.76、1.76)为研究对象,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)与X射线衍射(XRD)技术分析样品的化学结构;通过热重-质谱(TG-MS)联用技术,检查了样品在 30～900℃的热解过程及其气体逸出行为.结果表明:不同镜惰比低阶煤中的化学结构含量有较大差异,与富惰质组ZJZ煤相比,富镜质组煤有着相对丰富的脂肪族结构,长脂肪侧链,以及含氧官能团,尤其DT煤中含有丰富的C—O.相应的芳香结构含量随着镜惰比增加而减少.同时,随着煤中镜惰比增加,芳香层片间距d002、横向延展度与纵向堆砌高度之比(La/Lc)增大,芳香层堆砌高度Lc、芳香层尺寸La以及堆砌层数N减小.DT、MTH、ZJZ煤在热解中失重量依次为 36.4%、32.2%、28.9%,随着镜惰比降低,最终热解气态产物产率以及最大热解速率相应降低.在热解过程中有H2、H2O、CH4、CO、CO2 等小分子物质释放;此外,释放气体含量与显微组分息息相关,富惰质组煤产生的小分子物质量少于镜质组较多的煤.由于镜质组中含有较多的脂肪侧链结构,芳香层之间的缩聚能力较强,热分解过程中容易形成自由基再结合生成气体.