热重分析技术在煤热解领域的研究进展

樊丽华; 谢家浩; 程欢; 安占来; 肖璐颖; 梁英华

doi:10.3969/j.issn.1007-7677.2025.03.004

摘要：煤热解作为煤炭清洁高效转化的关键路径且能够生产煤气、焦油等多种高附加值产品,热重分析技术因在程序控温条件下精确测量物质质量与温度关系而成为煤热解研究领域的核心手段之一,即热重分析技术在煤热解领域的应用可有效缓解能源危机与降低环境污染.从煤热解的特征温度与阶段划分、煤种差异对热解特性的影响阐述热重分析在煤热解特性研究中的应用,从反应动力学模型概述、动力学参数的计算与分析、动力学模型对煤热解过程的模拟与预测剖析热重分析在煤热解反应动力学研究中的应用,聚焦热重分析技术在煤热解领域的应用与研究动态,阐述热重分析的基础原理及实验影响7 个因素.在煤热解特性研究方面,其过程分3 个阶段,可依 TG、DTG 曲线确定起始、最大质量变化速率、终止温度等参数,且不同煤种及岩相组成热解特性有别.反应动力学研究中的单一反应、分布活化能等模型及积分法、等转化率法等计算方式以及煤质特性与反应条件对动力学参数的影响研究均可用于模拟预测热解过程.通过梳理现有热重分析技术在煤热解领域研究现状,指出热重分析与其他技术联用仍存在数据处理和分析方法不够完善的不足之处,未来发展趋向包括构建具有类似工业反应器物料流动特性的热重装置、研究不同动态条件下煤热解的特性以提高热重实验结果对工业热解过程的适用性和指导价值、构建更精确的自由基反应动力学模型、结合分子动力学模拟等先进理论计算方法研究煤热解的化学键断裂形成和分子的相互作用等.