煤田火区氧化煤分阶催化气化及作用机理

煤田火区热量较大，火区高温会对周围煤体造成影响，在火区受到有效控制或蔓延至其他区域后，往往在火区边缘或邻近煤层形成数量较大的氧化煤。与原始煤炭相比，氧化煤热值低、灰分高，难以作为常规燃煤利用，目前多与优质煤混合利用，导致混煤整体燃烧热值降低且炉渣量增加，严重影响电厂锅炉运行效率。为了更好地利用氧化煤，实现资源利用最大化，提出了氧化煤的分阶催化气化思路，并提出使用价格低廉的膨润土作为高温阶段的催化芯材，通过分阶式催化剂分别实现氧化煤气化过程的初期快速活化和后期催化气化，从而实现氧化煤高效气化利用。采用X射线衍射、扫描电子显微镜和孔隙分析表征氧化煤催化气化过程中关键结构演变特征，并利用热重质谱联用开展气化实验，通过特征参数分析气化前期和后期反应特点。结果表明：分阶式催化剂由外层K₂CO₃和内层膨润土构成，其表层K₂CO₃能明显促进氧化煤初期热解过程中孔隙结构的形成，在气化初期产生大量微孔结构，增加氧化煤与气化剂CO₂的接触面积，提高氧化煤反应活性；含Na⁺阳离...     

煤转化利用技术途径及发展趋势

基于我国目前处于能源生产与消费结构的重大变革时期,主要分析了我国能源资源及消费特点和我国煤转化产业的发展现状,重点阐述了我国发展煤转化产业的技术途径和发展趋势,提出我国煤转化产业发展的核心是"煤代油",建议提高煤的气化利用率,积极稳妥发展以煤炭清洁、高效和多联产为目标的现代新型煤化工。     

开发与研究煤炭地下气化技术的思考

煤炭地下气化是将地下高分子结构煤在原地高温下转变为低分子结构的燃气，并输送到地面的化学采煤方法。它将建井、采煤、气化三大工艺合而为一，涉及到地质、采煤、岩石力学、热工、煤化工等多门学科、煤炭地下气化技术可以开发采深部煤炭资源，提高资源利用率，减轻工人劳动强度，减少环境破坏和大气污染。     

煤炭地下气化的综合利用前景

结合地下气化煤气的基本组成，分析了煤炭地下气化的综合利用前景，并作了相应的经济效益评价。研究结果表明，纯氧-水蒸气地下气化可以生产化工合成原料气，用于合成氨、合成二甲醚及合成油等。两阶段地下气化及纯氧-水蒸气地下气化工艺可以生产高含氢量的水煤气，适于大规模廉价制氢，而煤炭地下气化联合循环发电使地下气化所产煤气可获得最佳利用途径。     

开发洁净高效的煤气化技术

介绍了煤的气化特性与各类煤气化技术的特点,从块煤固定床、流化床、气流床等方面重点阐述了煤气化技术特点,探讨了了解煤的气化特性的重要性,指出应开发经济的、洁净高效的煤炭气化技术,并建议在逐步形成的煤气化系统技术新理念指导下,开发能在生产上成熟应用的、具有中国特色的新型煤气化技术。     

中国典型气化用煤的氟含量特征与赋存状态研究

以国内13个省及自治区的82个典型气化用煤作为研究对象,对气化用煤中氟含量分布特征进行探讨,通过研究气化用煤中氟含量与灰分、磷含量及碱金属含量的相关性,考察气化用煤中氟的赋存状态。研究结果表明:我国典型气化用煤的氟含量为20μg/g～484μg/g,平均氟含量为140μg/g,其中特低氟煤、低氟煤、中氟煤、高氟煤分别占比35.4%、28.0%、15.9%、12.5%;山西省气化用煤因中氟煤和高氟煤占比较高,平均氟含量高于其他省份气化用煤氟含量;气化用煤中氟含量与灰分相关系数为0.726,其煤中氟含量随灰分的增加而增加,灰分越高则煤中氟含量越高,两者相关性显著,且气化用煤中氟有可能主要以无机矿物形式存在于煤中;气化用煤中,氟含量与磷含量及碱金属含量不存在相关性,氟磷灰石类矿物质和其他含氟矿物质均不是气化用煤中氟的主要赋存形式。     

我国脉石英资源开发利用现状及供需分析

脉石英是发展新一代信息技术、制造高端装备必需的新材料。我国高纯石英主要是以天然水晶、低温热液型脉石英为原料[1]。目前,我国水晶资源较少,采用脉石英替代日益枯竭的水晶资源制备超高纯石英。本文对我国脉石英资源现状、消费现状、高纯石英进出口贸易等进行了分析,结果表明:我国脉石英资源量较少,资源开发利用程度较低,开发原则失衡,矿床规模以中小型为主。建议提高用于玻璃用脉石英的勘查工作。从进出口贸易看,我国高纯石英对外依存度高,供应风险大。建议加快脉石英原料评价与提纯技术研发。     

用煤层气化解决矿井安全问题的研究

“煤层气化”在常规矿井直接生产煤气，旨在实现煤矿生产的全自动化，解决煤矿的安全问题，还可以解决煤矿的技术、经济问题，消除煤在开采、洗选、运输、储存、加工和燃烧过程的环境污染问题。本文介绍最简单的一种“煤层气化炉”，以年气化３００万吨煤的“气化矿井”框架方案说明其可行性。     

氧煤比对水煤浆气化影响的数值模拟

用数值方法模拟了水煤浆气化过程中氧煤比对气化过程和出口煤气成分以及碳转化率的影响规律．总结了在具有复杂化学反应的高温、高压容器中，对水煤浆气化过程的数值模拟时经常遇到的问题和解决方法．得到了气化炉内的温度场、流场、浓度场以及出口粗煤气成分，其结果与工程实际相比非常接近；并利用得到的结果分析了影响水煤浆气化过程和出口煤气成分的主要因素即氧煤比，提出了提高出口煤气有效成分(cO H：)的措施．     

空气煤比对循环流化床煤气化过程的影响

以空气和水蒸气为气化剂，在循环流化床煤气化热态试验台上进行了神华煤的气化试验，研究了空气煤比对气化过程的影响。在试验研究范围内，神华煤最高的冷煤气效率为45．64％，碳转化率为83．84％。随着空气煤比的增加，提升管温度上升，煤气产率增加；碳转化率先迅速上升，但继续增加空气煤比则碳转化率变化较小；煤气中CO浓度先增高而后有所下降，CO2浓度的变化规律与此刚好相反，CH4和H2的浓度呈减少趋势。存在最佳的空气煤比，使得煤气热值、冷煤气效率和煤气有效成分含量出现最大值。     

煤在高浓度CO2环境下的燃烧、气化及吸附实验

利用热重-差热分析（TG-DTA）探讨了大同煤样在20～1 400 ℃,在不同O2浓度（≤5%）的CO2气体环境、不同升温速率及气体流量条件下的燃烧及气化反应特征。同时,对50～200 ℃条件下煤对二氧化碳（CO2）气体的吸附特性进行了研究。随后,应用能谱分析仪对残余灰分进行了碳含量分析。实验结果表明,煤在高浓度CO2氛围中的燃烧是在360～1 100 ℃;煤在高浓度CO2氛围中的气化是在1 100～1 300 ℃。常压下当环境温度低于200 ℃时,煤对于100%CO2气体主要表现为物理吸附,且吸附量随温度的降低遵循阿伦尼乌斯方程。当温度低于1 000 ℃时O2浓度对残余灰分中碳含量有着较大的影响;但是当温度高于1 000 ℃发生气化反应后,残余灰分中碳含量的结果没有显示出过多地依赖O2的浓度。     

影响煤气化反应性的关键因素

简述了煤气化技术在煤化工领域中的地位及其发展趋势;详细分析了影响煤气化反应性的关键因素,包括煤本身性质、热解条件和气化条件。结果表明:煤阶越高、孔隙结构越不发达、热解条件越苛刻,煤的气化反应性越低;煤中的K、Ca、Mg和Fe等组分对气化反应具有催化作用;高温、加压和水蒸气利于煤气化反应的进行。从现有研究来看,对多种煤在高温、高压下的水蒸气和CO2气化反应性仍缺乏深入的认识,值得进一步研究。     

O2/CO2煤炭地下气化模型试

利用O2/CO2作为气化剂进行煤炭地下气化,不仅能够提高煤气中有效组分的含量和CO/H2比例,而且煤气脱碳后适合用于合成甲醇或液化天然气（LNG）。为考察O2/CO2地下气化的可行性,通过模型试验在模拟煤层中进行不同O2/CO2比的气化试验,考察不同CO2浓度气化下的煤气组分特征、温度场分布、燃空区立体形状以及污染物析出情况。试验表明：CO2体积分数为40%~50%时,煤气中的CO和H2的含量均在25%左右,CO2的含量小于50%。与已有的富氧空气地下气化模型试验结果相比,在气化剂中的CO2能够抑制地下气化过程中CO2的生成,O2/CO2气化下的温度场相对较低,气化过程中煤层的最高温度也只有1 200 ℃,对煤气有效组分的生成比较有利。最终的燃空区3D形状符合一般燃烧扩展规律,试验过程中还监测了硫化氢、氨气和焦油等污染物的析出量。     

我国井工煤矿开采技术现状和发展展望

从我国能源结构的现状出发 ,阐述了我国煤矿地下开采技术 (包括开采工艺、岩层控制技术 )的发展概况 ,分析了当前煤矿开采中的关键技术难题 ,展望了 2 1世纪矿井高产高效开采技术、深井开采技术 ,煤炭地下气化技术     

徐州马庄煤矿煤炭地下气化试验研究

在徐州马庄煤矿煤炭地下气化试验过程中,研究了地下气化炉盲孔式电点火工艺,气化通道正、反向火力渗透互换燃烧贯通技术,并对混合小Ｕ型炉、双火源燃烧气化工艺方案进行了研究。指出了急倾斜煤层无井式地下气化煤气热值的发展变化规律。试验结果表明,急倾斜无井式地下气化盲孔式电点火工艺,气化通道正,反向火力渗透互换贯通技术是可行的,煤气热值随煤气流量的增加而升高,并趋近于一稳定值,双火源气化工艺可提高气化炉的温度     

3种煤焦的CO2气化反应特性及动力学模型

为探索不同煤种的气化反应特性及其动力学,以神木煤、新疆准东煤和印尼加里曼丹岛煤3种煤质差异较大的低阶煤为原料,在水平管式炉上制备了3种煤样的900 ℃快速热解煤焦,并采用热重分析仪考察了3种煤焦的非等温和等温气化特性,用分布活化能模型和随机孔模型拟合了煤焦的CO2气化反应速率与碳转化率间的关系。研究结果表明：煤焦的非等温气化反应活性和等温气化反应活性存在一定的差异,气化温度、煤种及煤灰分中的碱金属均影响气化反应活性,煤焦的等温气化反应活性为印尼加里曼丹岛煤焦的最高,神木煤焦最低,气化温度对神木煤焦的影响更显著。分布活化能模型和随机孔模型计算的活化能存在一定的关联;随机孔模型能较好地拟合煤焦气化实验数据。     

一种褐煤煤焦水蒸气和CO2气化活性的对比研究

面向循环流化床褐煤热解-部分气化-残炭燃烧分级转化工艺,以宁夏石沟驿褐煤为原料,采用水平管式炉在700～950 ℃,以快速热解和慢速热解方式制备煤焦,考察煤焦表面形貌和结构随制焦条件的变化。利用热分析技术研究气化温度、热解温度和热解速率对煤焦水蒸气和CO2气化反应活性的影响。结果表明：煤焦气化反应速率主要受气化温度影响,受热解温度的影响相对较小;煤焦分别与水蒸气和CO2气化的活性有较大差异,差异随着气化温度的升高而减小;与煤焦的水蒸气气化相比,热解条件对煤焦的CO2气化活性影响更大;煤焦水蒸气气化和CO2气化的反应性指数之间的关系可用二次曲线进行描述,在10%～80%碳转化率范围内分布活化能存在良好的线性关系。     

一种新的洁净能源

煤炭地下气化产生的煤气是一种的洁净能源,研究和开发这种新能源,不仅能提高煤炭利用率,而且能减少环境污染。该项技术本身尚不完善,目前也还存在投入提高该技术的资金困难,与其它化石燃料相比成本偏高等问题。从使用洁净能源和环境保护的角度,这一技术将是21世纪获得重大发展的洁净能源技术。     

煤与不同原料重整气化制甲醇对CO2排放的影响

通过介绍煤制甲醇对整个煤化工行业CO2排放的影响,选择以煤制甲醇工艺CO2排放为研究对象,分别叙述了煤气化制合成气,煤与天然气、煤与焦炉气以及煤与重质油重整气化制合成气联合生产甲醇过程中,吨甲醇产品工艺CO2排放情况,探讨不同煤气化形式对工艺CO2排放的影响因素,为如何通过气化工艺选型,降低煤制甲醇生产过程中工艺CO2排放量提供理论判断依据。     

辽河油田煤炭地下气化点火方式模型试验研究

我国存在大量深部煤炭资源,井工无法开采,可以通过深部煤层气化方式将其开采出来,深部煤层气化利用地面打钻建造地下气化炉,其气化成功的前提是点火,深部煤层气化不同于浅部有井式煤层气化,其气化通道比较狭窄,点火只能通过拐弯钻孔下放点火器或点火剂来引燃煤层;深部煤层气化点火时是在煤层存在一定的水和压力下点火,同时还要能在通道内实现移动点火。目前的点火方式有电点火和化学点火法,经试验证明:电点火不适应深部煤层气化,化学点火法——利用自燃性气体硅烷可以完成深部煤层气化的点火。