褐煤热压脱水成型试验

利用褐煤热压脱水技术对额吉露天5号矿褐煤进行热压脱水试验.通过在不同的温度、压力以及保压时间下对褐煤的脱水率、脱硫率及发热量进行了测定.试验结果表明,在温度160℃,压力15 MPa,保压时间1 min左右时,脱水率最高,达60%.该研究初步优化了额吉5号矿褐煤的热压条件.     

微波场中褐煤水分脱除规律及影响因素分析

为高效便捷地脱除褐煤中的水分,以提高褐煤品质,运用微波干燥实验设备,对锡林郭勒褐煤进行微波干燥脱水及影响因素试验,分析了微波场中褐煤水分脱除规律,探索了煤颗粒粒度、微波辐射功率和初始含水率对微波干燥脱水的影响。结果表明,褐煤微波干燥存在预热、压力升高、恒速干燥和降速干燥4个阶段。预热阶段褐煤温度迅速上升,含水率基本不变。压力升高阶段内部蒸汽压力迅速升高,形成较高的总压力差,促使渗透流出现,脱水率显著增大。恒速干燥阶段蒸汽压力和脱水率保持不变。降速干燥阶段,脱水率下降,温度升高。粒度在0.6~3.0 mm时,干燥速率最快,最大为11%/min。辐射功率小于600 W时,功率越大,干燥速率越快,温升越快。初始含水率越高干燥速率越快,温升越慢。     

干燥脱水对褐煤理化结构和加氢转化性能的影响

通过低温干燥法脱除一种褐煤中的水分,并采用低场核磁共振、傅里叶变换红外光谱、物理吸附和扫描电镜等方法对脱水过程中褐煤中水分的赋存状态、褐煤的化学组成、表面孔结构及微观形貌等特征进行了表征,结合脱水前后褐煤在煤/油加氢共炼过程中转化率的变化情况,深入了解褐煤中水分对褐煤理化结构和加氢转化性能的影响。研究结果表明,褐煤中水分的脱除分为2个阶段,第1个阶段为准稳态干燥阶段,水分基本脱除,且脱除速度较快;第2个阶段为降速干燥阶段,水分的脱除量较小。该褐煤中的水分存在不冻水、吸附水、颗粒间水和自由水4种赋存状态,其中吸附水与不冻水占绝大比例,在准稳态干燥阶段较易脱除,剩余水分更多地存在于褐煤的微孔中,且自由度不断降低。通过低温干燥,褐煤中水分质量分数降低,C/H原子增加,煤的高位发热量增加程度较大,表明脱水过程对褐煤具有明显的提质效果。脱水后褐煤的固定碳与挥发分质量比、表面官能团种类基本不变,表明脱水过程对褐煤分子结构影响较小。然而,随着脱水程度的提高,褐煤更易破碎,平均孔径逐渐减小,BET比表面积和孔容逐渐增加,均在低温干燥两个阶段的分界处达到极值。此外,水分的脱除可明显提高褐煤在煤/油加氢共炼反应中的转化率和油收率,与未脱水时的褐煤(水分质量分数为15.65%)相比,水分质量分数降低至0.52%时褐煤的转化率提高了12.82%,油收率提高了11.79%,在此过程中,吸附水与不冻水为主要脱除组分,颗粒间水和自由水质量分数以及褐煤分子结构基本不变,说明褐煤中的吸附水与不冻水是影响褐煤加氢转化的重要组分。     

加压预处理对褐煤成浆性的影响研究

针对褐煤难以制备高浓度水煤浆的问题,通过加压预处理改善褐煤的孔隙结构,降低其水分含量,提高褐煤的成浆浓度。研究了单纯的压力作用对孔隙结构、脱水量及成浆性的影响,探讨了加压作用对提高褐煤成浆性的作用机理。研究结果表明,加压预处理能够降低褐煤水分含量、比表面积和孔容,对高含水量的褐煤〖DK〗(水分含量30%左右〖DK〗),可采用加压的方法脱除部分水分,压闭部分孔隙,当线压力增大至130～150kN/cm时,水分脱除量增加明显,约达到14%。随着压力的增大,褐煤的成浆性提高,当压力为150kN/cm时,最大成浆浓度达到53.1%,相比原煤提高了5.1%。     

维多利亚褐煤的机械热压脱水过程研究

研究了维多利亚褐煤在机械热压系统中,150℃,3~24MPa梯级压力作用下的脱水过程。结果表明,此条件下,最终得到干基水分0.31g/g干煤的样品,脱水率达到66.3%。热压过程分为主固结和次固结阶段,主固结阶段主要是褐煤颗粒间隙和孔隙中水分脱除,脱水速度快,是造成脱水的主要环节;次固结过程,褐煤骨架蠕变变形造成体积减少,脱水速率不断降低。随压力梯级增加,煤中大孔和中孔逐渐坍塌,脱水难度不断增大,主固结环节和次固结环节的脱水速率均逐步降低,但是直到24MPa,水分仍在降低,未达到150℃脱水终点。     

加压预处理对褐煤成浆性的影响研究

针对褐煤难以制备高浓度水煤浆的问题，通过加压预处理改善褐煤的孔隙结构，降低其水分含量，提高褐煤的成浆浓度。研究了单纯的压力作用对孔隙结构、脱水量及成浆性的影响，探讨了加压作用对提高褐煤成浆性的作用机理。研究结果表明，加压预处理能够降低褐煤水分含量、比表面积和孔容，对高含水量的褐煤〖DK〗(水分含量30%左右〖DK〗)，可采用加压的方法脱除部分水分，压闭部分孔隙，当线压力增大至130～150kN/cm时，水分脱除量增加明显，约达到14%。随着压力的增大，褐煤的成浆性提高，当压力为150kN/cm时，最大成浆浓度达到53.1%，相比原煤提高了5.1%。     

云南褐煤的脱水实验研究

采用热风干燥法和微波脱水法对小龙潭褐煤进行干燥脱水实验,并模拟南方空气湿度条件对干燥脱水后褐煤的水分回吸进行了实验研究.结果表明:温度和时间是影响热风干燥脱水效率的主要因素,干燥脱水效率随着干燥温度的升高和干燥时间的延长而提高,但当干燥温度大于等于160℃,干燥时间为25min时,继续延长干燥时间,干燥脱水效率提高不明显,微波有效输出功率和脱水时间是影响微波脱水效率的主要因素,褐煤粒径对热风干燥的影响比微波脱水大,褐煤干燥脱水的理想目标值为15%左右.     

基于微波技术的褐煤脱水实验研究

 褐煤的脱水是褐煤利用的前提和基础,基于微波辐射的干燥原理,对内蒙古额吉褐煤进行微波干燥实验研究。考察了干燥时间、煤样粒径、微波功率、加热方式对褐煤脱水提质的影响,得到工艺条件为：干燥时间5min、微波功率720w、褐煤粒径3~6mm、加热方式为间歇加热,褐煤脱水率为64.10%。     

微波吸收剂对褐煤微波提质的影响规律

褐煤微波辐照过程中,仅有煤中的水分和微量物组分对微波的吸收能力强,如果在微波辐照过程中添加吸收微波能力强的微波吸收剂,可以加强褐煤微波提质过程。以褐煤半焦和活性炭为微波吸收剂,运用微波干燥试验设备,对锡林郭勒褐煤进行了微波干燥脱水试验研究,分析了微波场中吸收剂对褐煤水分脱除的影响规律,探索了吸收剂对微波提质褐煤的理化特性的提升机理。结果表明:加入微波吸收剂后的微波提质过程依然遵循微波脱水提质的预热,升速和等速干燥;微波提质褐煤的煤质明显提高,含氧官能团数量降低,自燃情况得到抑制。与没添加吸收剂煤样相比,加入微波吸收剂后的提质煤样水分含量降低1.6%、脱水率提高了9.46%、脱水速率提高了0.013%/s;碳元素含量提高2%、氧含量降低0.8%;干燥无灰基低位发热量增加1 059.318 k J/kg和干燥无灰基高位发热量增加了1 059.99 k J/kg;燃点最高可提高23℃。     

褐煤微波脱水过程中水分的迁移规律和界面改性研究

针对褐煤脱水能耗高、易复吸的难题,运用自制微波脱水系统,对蒙东褐煤进行5种不同功率和4种不同粒度的脱水实验。建立了褐煤微波脱水的数学模型并采用有限差分法求解,实验结果与模型计算结果吻合良好。采用扫描电镜(SEM)和低温氮吸附仪测定脱水前后煤样的表面形态和孔隙结构。采用化学滴定法测定羧基和酚羟基官能团的变化。通过恒温恒湿复吸实验和热重分析确定煤样的复吸和自燃特性。发现微波脱水后褐煤复吸水分远低于热风干燥褐煤的19.87%,着火点也由原煤的275 ℃提高到295 ℃以上。说明微波脱水后褐煤的界面稳定性得到改善,不易复吸和自燃。     

褐煤失水形变特性研究初探

为研究褐煤失水对露天矿煤岩组合边坡稳定性的影响,本文开展了褐煤失水试验,获得了岩样失水率、变形、孔隙率及裂纹演化规律,分析了岩样端面龟裂及分形渐变特征,探究了失水褐煤渐进损伤特性,基于毛细作用原理剖析了岩样裂纹扩展演化规律及作用机理。结果表明:褐煤恒温条件下,试件失水率呈“先陡后缓”的增长趋势,且最终接近或超过10 %;岩样逐渐产生轴向及环向变形,最终应变分别增至0.012 3和0.020 3,对应体积应变增至0.052 8,且应变增长与失水率渐变趋势相似;岩样失水体积远大于岩石收缩体积,孔隙率对应呈“先陡后缓”的增长趋势;岩样侧面横向裂纹渐进发育,且萌生位置渐变为“上端→下端→中部”,同时轴向裂纹萌生扩展,岩样端面龟裂特征显著,且裂纹分布分形维数基本呈线性增长趋势,揭示端面存在由均质向非均质转变过程;损伤变量随失水率呈非线性增长,最终增至0.066 5,且增长全程可分为线性增长阶段、减速增长阶段、加速增长阶段;受毛细作用控制,孔隙失水过程基质吸力增大是造成岩样轴向及横向收缩变形、竖向裂纹萌生扩展的主因。     

高温高压平衡水条件下煤吸附CH4实验

以北皂矿的褐煤、蔡园矿的气煤、西曲矿的焦煤和古汉山矿的无烟煤作为研究煤样,模拟深部煤层的实际温度、压力和水分含量条件,进行高温高压平衡水条件下煤吸附CH4实验.实验结果表明：褐煤的朗格缪尔体积(VL)随温度的升高而减小;焦煤的朗格缪尔体积随温度的升高而增大;气煤和无烟煤的朗格缪尔体积随温度的升高先增大,后减小。研究表明：煤层埋藏深度增加,温度增高,吸附量减小;温度增高,平衡水分含量降低;平衡水分含量降低,吸附量增大.高温高压平衡水条件下煤吸附CH4的实验结果表现的特性是由于压力、温度和水分对煤吸附的综合作用的结果.在开展深部煤层等温吸附实验研究时,应该选用与模拟深度相对应的温度下平衡水含量的煤样。     

褐煤经微波改性后界面性质的变化对其成浆性的影响

在900 W功率下考察了不同微波辐照时间对褐煤界面性质的影响,同时考察了这些变化对褐煤成浆性的影响。利用化学滴定法、低温氮吸附法和扫描电镜,探讨了煤样的表面含氧官能团、孔隙结构、表面形貌及分形维数在微波辐照后的变化。试验结果表明:随着微波辐照时间的增加,褐煤的含水率及脱水速率逐渐降低;褐煤表面含氧官能团含量逐渐降低;煤样的比表面积先升高后逐渐降低,平均孔径和孔体积均先降低然后再逐渐升高;煤粒表面逐渐趋于平整光滑;煤样孔隙的分形维数逐渐减小。将这些煤样制浆后发现褐煤的定黏浓度由原煤的51.3%上升到微波辐照12 min时的54.58%。     

褐煤负压干燥动力学研究

运用真空干燥箱,进行了不同压强、不同温度组合下的褐煤负压干燥试验研究,根据煤样含水率与干燥时间之间对映规律,提出一个简单数学模型,并引入干燥压强、干燥温度有关的系数k、m,得到褐煤负压干燥的动力学方程X=X_(0e)~(-kt)~m及干燥速率方程dX/dt=X_(0e)~(-kt)~m(-kmt~(m-1));另外,对干燥温度和压强对煤样终点含水率的影响进行了分析探讨,结果表明:使煤样水分能够彻底脱除的煤内孔隙半径均在纳米级,环境压强越小、温度越大,煤样最终含水率越小,说明煤中存在大量盲孔,小的外输能量(压力梯度、温度梯度)不足以使盲孔破裂。     

褐煤比热容及热扩散系数随温度衍化规律实验研究

为研究低变质程度煤褐煤原位流体化开采过程中的热力学问题，应用差示扫描量热法、闪光法，系统研究了褐煤比热容、热扩散系数随温度衍化特征规律。结果表明，褐煤比热容、热扩散系数均随温度升高而表现出先增大后减小的变化趋势，且存在明显的阈值温度。原煤最大比热容为9994J/(g·K)，阈值温度约为400K|烘干煤样最大比热容为0885J/(g·K)，阈值温度约为473K。结合褐煤热失重特征分析，褐煤失重变化与比热容衍化之间存在必然的因果关系。褐煤热扩散系数受煤中构成相的影响，并表现出明显的各向异性特征|原煤垂直层理方向最大热扩散系数为0167mm/s，平行层理方向最大热扩散系数为0209mm/s，阈值温度均约为423K。温度效应下，褐煤组分与含量变化是导致热力学参数复杂变化的内因|水分相变、热分解反应机制决定热力学参数随温度衍化特征规律。     

SO2-4/Fe2O3固体酸催化艾丁褐煤直接液化反应性研究

为了研究固体酸催化艾丁褐煤直接液化反应特性,通过微型高压釜进行了艾丁褐煤加氢液化试验,考察了反应温度、氢气初压、催化剂添加量和溶剂量对SO2-4/Fe2O3固体酸催化艾丁褐煤液化性能的影响,并基于产物分布、元素分析和1H-NMR表征,探讨了SO2-4/Fe2O3固体酸催化艾丁褐煤液化反应特性及催化作用。结果表明,反应温度、压力、催化剂添加量和溶剂量的提高有利于油产率和转化率的增加,其中压力的影响相对较小;反应温度、催化剂添加量和溶剂量的提高有利于酚产率的增加,但压力的提高对酚产率影响很小;反应温度和催化剂添加量的提高有利于低级酚产率的增加,但压力和溶剂量的提高则抑制低级酚的生成;反应温度高于420 ℃后,沥青质中的含氧结构才能更大程度的转化为油和酚。