加压气化炉给料系统变水分输送特性

在高压浓相输送试验台上进行煤粉输送试验,考察煤粉含水率对压损特性、质量流量的影响规律。结果表明：随着含水率的增加,褐煤的质量流量逐渐减小,烟煤的质量流量先增大后减小,相同含水率下褐煤的流动性较好。     

煤尘抑尘剂的润湿性能研究

选取3种煤粉作为研究对象,分别对7种不同抑尘剂的润湿性能进行了测试。基于煤粉成分、粒径分析结果,结合抑尘剂电动电位、表面张力性能,通过抑尘剂在煤粉表面的接触角和正向渗透实验研究了抑尘剂对煤粉润湿性的影响。结果表明,抑尘剂在煤粉表面的接触角与煤粉的灰分成反比;抑尘剂溶液的表面张力、液—固之间的界面张力共同影响抑尘剂在煤粉表面的润湿能力;抑尘剂对不同粒径煤粉的渗透性能提升有较大差异,电动电位较小的抑尘剂能够有效改善较小粒径煤尘的表面润湿性。     

不同外水含量下煤粉高压密相输送试验研究

在输送压力可达4.0 MPa的气力输送试验台上进行两种煤粉不同外水含量下的密相输送试验,研究煤粉表面性质和外水含量对流动特性的影响。结果表明：相同外水含量下,年轻煤流动性较好;中等变质煤在初始外水含量（外水M=0.40%）下存在显著的静电效应,外水含量增加,静电效应明显抑制;随着外水含量增大,中等变质煤的质量流量和固气比先略增大后逐渐减小,年轻煤则呈逐渐减小趋势;弯管当量长度系数K与输送气速近似成比例关系,相同气速下年轻煤K值逐渐增加而中等变质煤则先略有减小后急剧增大。通过试验,获得了两种煤粉高压密相输送外水含量的极限值。     

含水率对煤层喷孔影响的试验研究

开展不同含水率状态下的喷孔物理试验,以探讨煤层含水率状态对喷孔动力现象的影响规律和作用机理。结果表明:煤层含水率的增加会降低其抗剪强度,削弱了煤体抵抗喷孔过程中剪切破坏的能力;含水率的增加减小了煤层喷孔倾向性,并降低了喷孔过程中的喷孔强度、喷出煤粉的破碎程度和煤体温度的降低量。     

不同粒径煤粉煤质变化及燃烧特性研究

采用哈氏可磨测试仪对阳泉无烟煤、印尼褐煤进行研磨,测出其哈氏可磨性指数HGI,同时用马尔文激光细度仪对可磨仪研磨后的煤样进行细度测量。利用振筛机对研磨后的煤样进行筛分,区分出4种不同粒径的煤粉,然后用工业分析仪测出其工业分析成分,研究其工业分析成分之间的区别;采用热重分析仪进行燃烧试验,研究粒径及工业分析成分变化对燃烧特性的影响。结果表明：研磨后煤粉中的不同粒径煤粉在研磨过程中产生工业分析成分的偏离,影响煤粉的热解、着火、燃烧等特性;研磨后煤粉中的细粉相对粗粉增大了比表面积并改变了孔隙结构,对煤粉的着火、燃烧稳定性、燃烬性等都有积极的影响;由于两种煤种煤质的不同,导致其燃烧机理及燃烧特性的不同。     

基于数值计算的浮选机内颗粒流动行为研究

浮选机内矿浆动态流动性能研究对于优化浮选机具有重要意义。利用CFD数值模拟方法研究了浮选机内矿浆动态流动特性,并讨论了不同粒径矿石颗粒的分布特点,矿浆的动态流动并未破坏浮选机的循环流场结构,固相颗粒也形成了循环特征流场。单一固相粒径分析表明,随着给矿粒径的增加,浮选机槽底的沉积现象加重。多固相粒径分析表明,浮选机对不同粒级颗粒的提升能力和搅拌混合能力是不同的,为提高粗颗粒的回收能力,需要提高颗粒的提升高度。     

未燃煤粉对高炉炉渣流动性的影响

为了研究未燃煤粉对高炉炉渣流动性的影响,通过X射线衍射分析、扫描电子显微镜和能谱分析仪等分析手段研究了未燃煤粉在炉渣中的存在状态,以及对炉渣性能的影响。结果表明,未然煤粉颗粒呈均匀状分布于炉渣中,添加未燃煤粉前后炉渣粘度与温度的关系均满足阿伦尼乌斯方程,并且粘度值随着温度的降低均呈现出增大的趋势。随着未燃煤粉固体颗粒质量分数的增加,炉渣粘度呈线性增大的趋势,并且炉渣中未燃煤粉含量越多,转速对非均相熔体粘度的影响越明显。     

不同条件下燃煤颗粒物的粒径分布研究北大核心

为研究不同条件对煤燃烧生成颗粒物的影响,在实验室条件下,利用微孔均匀沉积冲击器将煤粉燃烧后生成的颗粒物分离并收集到0~18μm中的11个区间,研究了燃烧温度、质量、煤种及其尺寸大小对颗粒物生成的影响。结果表明:低温状态下,烟煤和褐煤收集到的总颗粒物质量较高温状态下明显增加;高温状态下,两者颗粒粒径分布在1.0~10μm区间内质量增加,粒径峰值分别出现在0.18~<0.32μm、0.32~1.0μm内;烟煤燃烧生成颗粒物质量较褐煤明显增多,燃烧生成颗粒物质量与煤粉质量及尺寸大小呈正比关系。     

高黏性物料粉矿仓气力清堵助流系统的设计与应用

为了研究物料性质、粉矿仓结构对物料流动能力的影响以及高黏性物料在粉矿仓内部堵塞的解决方案,基于Jenike剪切理论,分析了和尚桥选矿厂粉矿仓内物料的含水率、粒度对物料内摩擦角的影响以及 粉矿仓半顶角、卸料口尺寸对物料流动性能的影响。结果表明：粉矿仓内物料的内摩擦角随含水率的增加而增大,当含水率在10%~11%时,其内摩擦角达到最大值47.2°,而后随含水率的增加逐渐减小;物料的内摩擦 角随粒度的增大逐渐减小,当粒度大于3 mm,内摩擦角变化趋于平缓,稳定在42°左右;半顶角和卸料口尺寸设计不合理极易造成仓堵现象发生。基于上述研究结果,针对粉矿仓的堵塞提出一种气力清堵助流方案, 应用结果表明：粉矿仓的有效容积率和有效储矿量提升40%以上,在年处理量为500万t的前提下,可为选矿厂增加1 400余万元效益。     

煤粉粒径对突出瓦斯-煤粉动力特征的影响

为进一步研究煤与瓦斯突出机理以及突出煤粉粒径对突出瓦斯-煤粉动力特征影响机制,研制了突出粉煤-瓦斯两相流模拟试验系统。设置的管内安装传感器可用于同时测量突出气体冲击力以及运动煤粉对传感器的打击。煤粉在试验巷道内的动态传播特征可由传感器受到的打击情况进行分析。另外,针对目前纹影仪无法观察圆形管道内流场的问题,从纹影效果失效的原理出发,设计了一种用于观察圆形管道内流场的纹影系统直接研究突出激波波阵面的传播。利用试验系统进行4种煤粉粒径的突出试验,重点观测了突出气流冲击力、激波波阵面传播、煤粉冲击等参数。研究结果表明:气流冲击波速度远大于煤粉运动速度,在试验巷道中的突出气流冲击波在时间上会先于煤粉到达试验巷道的任何位置,气流冲击波到达传感器之后压力会在极短的时间内达到最大值,峰值压力能够保持0. 01 s左右。气体冲击力随着煤粉粒径目数的增加而增加,试验中4种粒径下气体冲击力平均依次增加10. 9%,11. 4%,7. 6%。气体冲击力在巷道内传播先增强后衰减,粒径80～200目情况下,2. 27,4. 27,6. 27和8. 27 m处传感器冲击波强度依次增强13. 6%、衰减13. 4%、衰减20. 6%。随着距离的增加煤粉对传感器的打击力呈明显的减弱趋势。煤粉运动速度随着煤粉粒径目数的增加而增加,试验中4种粒径下,试验巷道内煤粉平均速度分别为34. 4,37. 3,39. 1,41. 7 m平均速度依次增加31. 4%、减小12. 2%、减小13. 1%。纹影系统可观测到突出激波波阵面,激波波阵面垂直于试验管道轴线向突出方向高速运动。纹影计算得到波阵面的传播速度与理论间接计算值具有很好的一致性。     

预热对高炉喷吹煤粉输送性能的影响

按照日本工业标准,采用粉体综合特性测试仪,对舞钢中加钢铁公司和长治钢铁公司使用的高炉喷吹煤粉进行预热前后输送性能测试,结果发现,高炉喷吹煤粉经预热后,煤粉的流动性基本没有变化,但是喷流性明显变好。     

基于主成分分析的高炉喷吹煤粉性能评价

针对高炉喷吹煤性能评价指标存在的不足,提出了一种新的基于主成分分析的高炉喷吹煤综合特性指标提取方法。该方法综合考虑了高炉喷吹煤发热值、着火点、燃烧性、反应性、流动性和可磨性等性能指标,采用主成分分析方法,提取了高炉喷吹煤的综合特性指标：综合燃烧特性指标P1,综合反应特性指标P2,综合流动特性指标P3和综合可磨特性指标P4。新的综合特性指标不仅减少评价指标的数量,且综合特性指标之间相互独立,避免指标之间的重叠。在4个新综合特性指标的基础上,进一步引入煤粉喷吹性能评价指标P,并结合基础性能评价指标F,最终得到煤粉性能的总体评定。     

韩城区块煤层气井产出煤粉特征及主控因素

煤层气排采过程中的煤粉问题是制约煤层气井产能的主控因素之一,为了揭示煤粉的产出机理和查明煤粉的来源,以韩城区块为实验区,通过现场观测和描述,采用透光显微镜、激光粒度测试仪、X射线衍射和反射偏光显微镜,从浓度、粒度、成分等方面对煤层气排采中产出的煤粉特征进行分析,结合煤层气主力开发煤层特征,指出了煤粉产出的主控因素有井型、完井工艺、排采制度、煤岩特征、煤体结构和煤层结构等,而煤体结构(构造破坏)是煤粉产出的首要控制因素。     

恒温下煤粉/生物质混燃特性及NO释放规律

利用自制的恒温热重测量实验台研究生物质掺混比、煤种、生物质种类及温度等因素对煤粉/生物质混燃特性及NO释放规律的影响。结果表明：生物质掺混比增大后,燃烬时间提前,NO析出率降低;生物质掺烧后对难燃煤种的燃烧特性影响较大,对含灰量高的煤种降低NO排放作用较小。生物质种类在反应初期对试样的燃烧特性曲线影响不大,但随着燃烧的进行,含灰量高的生物质对混燃特性的改善作用逐渐减弱。掺混高含氮量生物质,试样的NO析出率下降较大,但对于含氮量相差不多的生物质,含灰量越高,NO析出率下降越明显。温度在反应初期对燃烧特性的影响不明显,但对反应后期的燃烧特性影响显著。在所选的温度区间内,温度越高,NO析出率越高。     

粒煤螺旋输送特性实验研究

在自行设计的粒煤螺旋输送系统上对粒煤的螺旋输送特性进行了研究。结果表明：粒煤的粒径、外水分及螺旋倾角对其输送特性有显著影响。粒煤的平均粒径越大,外水分越小,其输送速率越大;螺旋倾角越大,输送过程中物料的滑移现象越严重,填充系数越大;粒煤的外水分越大,平均粒径越大,输送过程中的填充系数越大。     

煤液化热高压分离器煤粉漂移特性数值模拟与优化

为揭示煤液化热高压分离器（简称“热高分”）内的煤粉漂移规律,基于热高分的结构特性和多相流物性参数,建立物理模型,并采用VOF(volume of fluid)模型和DPM(discrete phase model)模型,数值分析进口液固两相中固相质量分数、颗粒粒径对煤粉漂移特性的影响。研究发现：在气液交界面处,煤粉颗粒平均质量浓度最大,并随进口固相质量分数的增加而增大;小颗粒对气流的跟随性好,故气相出口的煤粉漂移率与颗粒粒径呈负相关关系;当进口固相质量分数增大到7%以上时,对应同一颗粒粒径下煤粉漂移率基本不变。通过在热高分上部增加45°倾斜挡板,发现气相出口处煤粉漂移率从2.03%下降到0.88%。     

煤表面润湿性的影响因素

为了深入研究煤表面润湿性的影响机理,选用16种不同变质程度的煤样,利用JC2000C1接触角测量仪表征润湿性大小。通过煤尘的镜质组反射率测定、工业分析、元素分析、红外光谱实验、激光粒度仪测定,研究了煤的变质程度(煤阶),化学组成,含氧官能团,粒度分形维数,比表面积等性质,并用最小二乘法与接触角建立线性拟合。研究表明:煤表面润湿性主要取决于氧含量、水分、灰分和含量官能团;亲水性含氧官能团主要为910~940 cm-1羟基变形振动和3 400~3 450 cm-1芳香羟基伸缩,在所测煤样中羰基和羧基表现不明显;同时随着煤阶,碳含量,固定碳的增大,其接触角逐渐增大,润湿性变差;利用分形维数表征粒度分布,随着煤粒径D10,D50,D90变小,分形维数增大,接触角变大,润湿性变差。     

一维煤粉燃烧炉内氮释放特性试验研究

主要对煤粉燃烧过程中氮的析出特性进行了研究，并探讨了煤质特性、结构参数和运行参数对氮析出特性的影响，在试验研究的基础上得出了煤粉燃烧过程中氮污染物的析出规律．结果表明，随煤化程度的加深，生成NO的浓度降低；煤阶与氮含量变化不明显；随氮含量的增加．NO浓度升高，氮的转化率降低；细煤粉粒度、低过量空气系数、湿煤粉以及烟气中较高的CO含量均使氮析出量降低．     

煤层气洗井中不同粒径煤粉的分散剂优选实验

煤粉问题是煤层气排采中的重要问题之一。以韩城区块太原组11号煤的煤粉为研究对象,针对不同粒径的煤粉,采用5种不同类型阴离子分散剂,开展了煤粉分散剂优选实验研究。从分散特征、悬浮液浓度和黏度等方面探究分散剂对不同粒径煤粉和不同分散剂对相同粒径煤粉的分散稳定性的影响,优选出用于煤层气井洗井工艺的煤粉分散剂。结果表明,随煤粉粒径的增大,各分散剂对煤粉质量浓度的影响呈现不同的变化。随静置时间的增长,各分散剂悬浮液中煤粉质量浓度均呈不同程度的降低。煤粉粒径小于200μm,SDS分散剂最优;煤粉粒径为200~300μm,CMN分散剂最优。针对韩城区块煤粉特征,优选出SDS分散剂对煤粉分散效果最优,稳定性最好。