多层流化床低阶煤分级热解提高焦油品质研究

为提高低阶煤热解焦油品质,提出了上部煤分级热解和下部半焦气化耦合的多层流化床低阶煤热解新工艺,在实验室多层溢流管式流化床中研究了操作模式(流化床层数分别为单层、双层、三层)、过量氧气系数、水蒸气煤比(质量比)等因素对热解产物产率和焦油品质的影响。结果表明:氧气和水蒸气作为气化剂可促进多环芳烃的裂解;高温区产生的重质焦油在经过上部床层时与热态半焦接触,在半焦催化作用下发生催化重整反应可提高焦油品质;随着流化床层数从单层增加到三层,热解气体和焦油产率增加,半焦产率下降,焦油的组分明显减少,焦油中轻油的产率逐渐增加,而酚油和洗油产率下降;轻油与酚油质量分数之和在流化床层数为三层时达到了99.49%。因此,通过多层流化床热解低阶煤可以获得轻质组分含量较高的焦油。     

CH4气氛在煤中低温热解阶段对焦油产率和品质的影响

富氢气体可调控煤热解产物组成,深入认识这一过程中产物的调控机制可有效促进工艺的优化及其产业化。笔者以淖毛湖固定床反应装置在N₂,H₂和CH₄气氛下,不同温度条件进行煤热解实验,通过对比煤热解反应气氛和温度对焦油产率、焦油的馏分分布和焦油的组成的影响,充分认识CH₄气氛对煤中低温热解阶段(400~700℃)焦油产物的影响。结果表明:当煤热解温度高于600℃时,CH₄气氛可提高煤热解的焦油产率。在600℃时,CH₄气氛下焦油产率略高于N2气氛下的焦油产率。在650℃时,CH₄气氛下焦油产率明显高于N2气氛下的焦油产率,低于H2气氛下的焦油产率。模拟蒸馏结果表明煤热解过程中,轻油和萘油的生成集中在450℃以下,洗油和沥青的生成集中在600℃以下,酚油和蒽油的生成分别集中在500和550℃以下。当温度高于600℃时,CH₄气氛有利于蒽油的生成;当温度高于650℃时,CH₄气氛有利于焦油中各个馏分的生成,其中轻油和酚油馏分的提高最为显著,轻油的含量高于H2气氛下轻油的含量,而酚油的含量与H2气氛下酚油的含量基本相同。GC/MS结果表明煤热解过程中,脂肪烃、烯烃、脂类和醇类化合物的生成主要集中在450℃以下,芳烃和酚类化合物的生成主要集中在600℃以下。当温度高于600℃时,CH₄气氛有利于酚类和醇类化合物生成;当温度高于650℃时,CH₄气氛有利于脂肪烃、芳烃、烯烃、酯类和醇类化合物的生成,其中酚类化合物的含量提高最为显著,但稍低于H₂气氛下酚类化合物的含量。当温度高于600℃时,CH₄可以为煤热解自由基提供氢和CHx自由基,参与到煤热解自由基的稳定和初级挥发分的二次反应。     

100t/d双循环流化床粉煤气化技术的探讨

现有的输运床气化技术适合低阶煤种,对于国内储量更大的中、高阶煤种,存在碳转化率低、合成气中甲烷含量较高并且有微量的焦油产生的缺点难以解决。双流化床超大型粉煤气化技术是一种粉煤气化新工艺,是在循环流化床的基础上增加了焦油裂解反应器,将第一、第二反应器高效耦合,实现了在2个温度场、2个流化场,实现了现有循环流化床焦油及甲烷的热解,增加了循环流化床的循环倍率,增加了反应时间,实现了残碳的进一步转化,从而提高碳的转化率。100 t/d双循环流化床可以使煤的转化率高达98%,有效气含量突破78%。     

CO2气氛中低变质煤微波热解研究

煤-循环煤气微波共热解是煤清洁高效转化利用的一种新技术。为深入剖析其作用机理,主要研究了二氧化碳气氛中低变质煤的微波热解过程,系统考察了微波功率、热解时间、气体流量和煤样粒度等因素对热解产品收率、组成及煤气成分的影响。结果表明：CO2加剧了低变质煤的微波裂解程度,使原煤中挥发分析出较多,有机质分解加快,兰炭中矿物质有效富集。在微波功率960 W、热解时间40 min、CO2流量0.56 L/min、低变质煤样粒度5～10 mm的优化工艺条件下热解,兰炭收率最高可达60.8%,液体产品（煤焦油和热解水）收率最高可达21.8%,煤气中有价成分（CO+CH4+H2）体积分数达54.03%。所得兰炭中固定碳含量达84.89%,满足FC-4级兰炭标准;挥发分含量为4.86%,满足V-1级兰炭标准。所得煤焦油中烷烃类化合物含量高达35.5%。     

陕北兰炭表面吸附性能研究

兰炭是煤在较低温度下热解的产物,因其尚未热解完全,内部含有较多的氢和氧,有较丰富的孔隙及表面结构,所以具有较好的吸附性能,主要对陕北兰炭进行了碘吸附、亚甲基蓝吸附和钙镁离子吸附分析。试验结果表明,陕北兰炭能有效吸附碘、亚甲基蓝和钙镁离子,对碘的吸附值为211.73mg/g,对亚甲基蓝去除率达到92.7%。     

煤热解产物中硫的分布

煤热解后产生热解煤气,半焦及焦油,同时,煤中的硫变成各种硫的化合物分布在这几种热解产物中。本文研究了煤在循环流化床反应器内自热式热解时工艺参数对全硫分布的影响并在９２０℃下进行了试验,考察了波兰的一种非炼焦硬煤和一种褐煤热解产物中的硫分布情况。结果表明：影响煤热解产物中全硫分布的因素主要有原料煤与空气之比以及热解过程中添加的水蒸气或固硫剂。     

内热式滚动床对神木长焰煤热解提油性能的研究

研究了神木长焰煤在内热式滚动床内的热解性能。实验表明,滚动床内的轴向温度分布有利于低阶煤的热解提油。在加热燃气低热值为17 890 kJ/m³,热解温度为650 ℃时,原料煤的热解焦油产率达到8.52%,为葛金焦油产率的75.59%。随热解温度的增加,焦油中脂肪族和芳香族含量有所提高,而极性化合物含量有所降低。在热解温度650 ℃时,脂肪族和芳香族含量分别为22.6%和39.5%,极性物含量为32.7%。     

反应器改进对煤热解工艺的影响及其研究现状

基于低阶煤热解工艺普遍存在焦油收率低、焦油中重质组分含量高等问题,对热解反应器的改进有利于定向调控焦油产率的热解技术开发,因而很有必要对煤热解反应器的分类及其应用、新型煤热解反应器的研究现状进行分析研究。概述了移动床、流化床、气流床以及回转窑等4种常规热解反应器的基本特征,揭示不同类型反应器对热解工艺中煤粉粒度、热载体及热解过程的影响,并对不同类型反应器的代表性热解工艺及其特点进行总结。根据反应器内增设内构件可提高传热效率及调控热解反应过程、分段设置反应器可减少热解二次反应及提高焦油产率、多种类型反应器耦合能够提高转化效率等研究成果,提出热解反应器开发的重点方向在于反应器内增设内构件、分段设置反应器以及多种类型反应器耦合。     

煤热解焦油产率影响因素研究

煤热解是煤炭清洁利用的一种有效途径,对新疆小红沟煤进行低温热解,探讨热解工艺因素对焦油产率的影响。结果表明:热解工艺中热解终温和催化剂影响较大,分别使焦油产率较原煤提高0.57%和0.77%。通过最佳热解条件分析,发现影响焦油产率顺序为溶胀热解终温升温速率催化剂超声波保温时间,经过对各种因素分析得出的最佳工艺参数为热解终温570℃,升温速率12℃/min,催化剂1∶20,超声波处理15 min,保温时间18 min。此时,煤样焦油产率16.76%,较原煤提高7.63%。     

煤炭地下气化典型有机物热解产出研究

煤炭地下气化过程中尤其是干馏干燥区，热解产生的大量有机物，会对周围含水层造成潜在的污染风险，严重制约煤炭地下气化的产业化发展。通过对煤样进行200～600℃不同终温下慢速热解，模拟气化通道干馏干燥区无氧条件下的热解反应实验，探究煤热解产生典型有机质种类及含量的变化规律。研究表明，热解温度为200℃时，热解产物中含氧化合物含量最高，高达36.19%,随着温度升高，其含量变化较小；酚类化合物随着热解温度的升高而增多，600℃时含量达到17.97%;芳香烃化合物在原煤中含量较高，温度高于300℃时开始大量释放，占热解总产物的比重较高；在300℃时热解产生了大量脂肪烃化合物，随着温度继续升高其含量不断下降，600℃时脂肪烃含量下降至总产物的10%左右。     

煤矸石中炭的浮选回收利用研究

对某堆存煤矸石中残存的煤(固定碳品位为28.92%)进行了系统的浮选实验研究(矿物学分析、磨矿细度试验、浮选药剂试验,以及开路、闭路流程试验),重点考察了常用3种调整剂(石灰、硅酸钠及六偏磷酸钠)对该煤矸石中煤浮选精矿品位和回收率的影响,最终获得固定碳可作为动力原煤使用,大大提高了该煤矸石的利用价值,实现了煤矸石的资源化利用。     

煤炭转化中的煤炭液化技术

随着社会、经济的快速发展,在未来几十年内中国的石油消费量将大大增加,石油供应的缺口将越来越大,中国作为富煤贫油的国家,采用液化技术是实现煤炭高技术转化和实现煤炭工业可持续发展的重要途径。     

配煤入洗选煤厂中煤炭发热量的预测研究

发热量是动力煤主要计价指标;对于单一矿区的煤,可通过测量煤炭灰分、水分预测发热量。但配煤入洗时煤质特性不均一,难以简单地建立模型预测。本文基于配煤入洗中的发热量可加性原则,分别建立单一煤炭的发热量预测模型,然后根据配煤比例加权平均获得最终公式,从而利用灰分、水分等指标预测配煤产品发热量。     

火石咀煤矿选煤厂选煤工艺设计

分析了火石咀煤矿选煤厂的煤质及可选性,对选煤厂整体工艺系统进行了分析,确定采用块煤斜轮重介+中块原煤三产品旋流器重介+末煤不入洗的工艺流程,并对各工艺特点进行了详细分析,经过生产实践,表明该流程具有灵活性强,流程简便、生产环节少,分选效果好等特点。     

脱硫脱硝炭原料煤煤质特性研究

针对大同煤矿集团公司5个矿区大同侏罗纪煤炭资源赋存现状,研究用于制备性能优良的脱硫脱硝活性焦产品的优质原料煤特征,确定用于制备活性炭的优质原料煤煤种,选定煤源地后以便于保护性开采。     

超化矿西煤场平煤器的改造

随着矿井的不断升级改造,原平煤器已满足不了生产需要,针对平煤器的特点进行了液压、电控改造,改造后的平煤器自动化程度较高,使用效果较好。     

榆木桥煤田聚煤古构造及含煤性

通过聚煤古构造的研究,分析了影响榆木桥煤盆地含煤段形成时的控制作用,探讨了含煤段与含煤性及煤田构造形态与聚煤古构造的关系,对煤矿开采及煤田外围普查、预测具有指导作用。     

选煤厂输煤系统的煤尘治理

根据选煤厂煤尘的特点,提出了防尘、除尘的具体办法。     

潘一煤矿底分层缩小防水煤柱综采可行性分析

通过对潘一煤矿西二采区缩小防水煤柱块段13-1煤底分层赋存条件及其顶板岩性特征的研究,顶分层覆岩破坏规律的分析与研究,上覆松散含水层及基岩风化带的划分与评价,以及顶分层试采工作面出水及压架原因分析与研究,论证了本底分层块段缩小防水煤柱上综采的可行性。     

司马矿选煤厂浮选尾煤中回收精煤的研究

针对司马矿浮选尾煤灰分低,且销售价格低、销售不畅、占用大量工业场地等问题,对浮选尾煤的特性进行充分分析的基础上,综合现有先进选煤工艺分析比较,给出司马选煤厂尾煤回收的建议。