褐煤利用技术现状

煤炭是我国最重要的化石能源,其中褐煤资源在我国分布广泛,储量较多。基于我国的能源结构特点和褐煤的煤质特性,论述了褐煤在发展煤制天然气、煤制油、煤热电联产等现代煤化工项目的优势与利用技术,褐煤抽提技术的应用与发展,其中着重介绍了无灰煤技术,其产品具有无灰无水、高发热量等优良性能。还有以褐煤为原料制备新型材料方面的应用,包括褐煤制备吸附剂以及粉煤灰的有效利用,最后提出了我国褐煤现代煤化工以及褐煤高附加值利用应向低能耗、清洁化方向发展。     

利用褐煤热解制备一氧化碳的热力学以及动力学研究

褐煤是一种高水分、易挥发、低密度和中低热量的低劣煤。为了提高褐煤利用效率,采用褐煤热解制备一氧化碳。通过Ellingham图筛选出有助于褐煤热解分解制备一氧化碳的氧化物,并且利用热力学对该过程进行分析,同时对该过程的反应动力学及反应机理进行探索。通过热力学分析发现,CeO_2褐煤可以制备一氧化碳,其转化率最高可以达到99.00%。该过程主要分为两个部分:925℃以下褐煤的自身气化和高温阶段的CeO_2与C的反应,且高温对该反应有促进作用。通过Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa(FWO)方法对CeO_2褐煤分解过程的活化能研究以及通过Coats-Redfem方法对反应机理的探索,最终确定CeO_2褐煤制备一氧化碳的反应动力学模型。该研究为褐煤热解提出一条途径。     

利用褐煤热解制备CO的热力学、动力学研究

褐煤是一种高水分、易挥发、低密度和中低热量的低劣煤。为了提高褐煤利用效率，文章采用褐煤热解制备CO。通过Ellingham 图筛选出有助于褐煤热解分解制备CO的氧化物，并且利用热力学对该过程进行分析，同时对该过程的反应动力学及反应机理进行探索。通过热力学分析CeO2褐煤可以制备CO，其转化率最高可以达到99.00%。该过程主要分为两个部分：925oC以下褐煤的自身气化和高温阶段的CeO2与C的反应且高温对该反应有促进作用。通过Kissinger和FWO方法对CeO2褐煤分解过程的活化能的研究以及通过Coats-Redfem 方法对反应机理的探索，最终确定CeO2褐煤制备CO的反应动力学模型。该研究为褐煤热解提出一条新途径，并且对该过程做出了一定理论基础。     

热解气氛与温度对褐煤半焦“一步法”甲烷化活性的影响

为提高褐煤热解多联产技术中半焦的利用效率,本文提出将低温热解半焦用于"一步法"制甲烷技术,考察了热解条件对半焦性质和一步甲烷化活性的影响。利用管式炉制备了不同气氛和温度的褐煤热解半焦,采用傅里叶红外光谱、X射线衍射技术和固定床反应器,对半焦表面化学、微晶结构和甲烷化活性进行了表征。结果表明,与N2和H2氛围相比,褐煤在水蒸气氛围中进行热解,半焦表面含氧官能团受到保护而含量更高,同时石墨化程度因受阻而降低,甲烷化活性更高;在水蒸气氛围中,773~873K范围内,随着热解温度升高,褐煤裂解反应进行程度加深,半焦表面含氧官能团数量降低,石墨化程度增加,致使甲烷化活性降低。总之,在水蒸气氛围中,773K时热解形成了一步甲烷化反应活性最好的褐煤半焦,对于低阶褐煤热解过程与气化过程优化联产具有重要指导意义。     

非等温气化实验条件下温度对煤气化的影响

目前煤炭气化技术作为清洁、高效利用煤炭的先进技术之一是我国能源领域的重要发展对象,煤的气化是利用气化剂将煤及其干馏产物最大限度的转变为煤气的过程。本文是利用热重分析法对褐煤进行非等温气化,研究褐煤在CO2气氛下的气化特性,并且进行了相应的分析。实验结果表明,在非等温条件下,通过FT-IR的分析得到不同热解温度的半焦物理化学结构的特点。     

苯甲酸对褐煤生物甲烷化的影响

为探索褐煤主要成分腐植酸降解产物苯甲酸对褐煤生物甲烷化利用的影响,提高褐煤制生物甲烷的得率,以内蒙古平庄褐煤为原料,在褐煤生物甲烷化反应体系中添加不同质量浓度的苯甲酸,解析发酵过程中pH值、VFA质量浓度、日产气量和总产气量的变化。结果显示,不添加苯甲酸的褐煤发酵组的总产气量为440.7mL,2 500mg/L苯甲酸加入量的褐煤发酵组的总产气量为845.7mL,暗示腐植酸降解产物苯甲酸对褐煤生物甲烷化促进作用显著。     

基于非等温热重法的煤焦燃烧特性及反应动力学

利用非等温热重法研究了由津凯褐煤、万泰烟煤、冀中能源无烟煤和骊达宁无烟煤4种煤在不同变质情况下制备所得煤焦的燃烧特性,利用随机孔模型(RPM)、收缩核未反应芯模型和体积模型模拟了煤焦燃烧反应过程. 结果表明,煤焦燃烧性能与煤粉变质程度、灰分含量和升温速率有关;降低煤粉灰分含量、提高升温速率能够明显加快煤焦燃烧速率,缩短燃烧时间. 动力学计算表明,RPM模型表征煤焦燃烧效果最优,由其所计算的4种煤焦的表观活化能分别为55.74,88.26,84.27和101.30 kJ/mol.     

同一种褐煤在两种煤气化工艺上的应用分析

2015年我国煤炭探明储量15 663.1亿t,其中褐煤约占13%,褐煤的清洁、高效利用意义重大。以内蒙古东明矿褐煤为对象,分析了同一种低阶褐煤在壳牌干煤粉下行水激冷气化工艺和非熔渣-熔渣水煤浆气化工艺上的应用,认为这两种煤气化工艺技术使用同一种低阶褐煤均可行,但在原料制备、比氧耗、比煤耗、经济性等方面存在较大差异。因此,在确定了原料低阶褐煤的煤种后,选择适合这种褐煤的煤气化工艺技术要非常慎重,不单从理论上进行研究,更要从工程实际进行研究分析,最终选择在理论上、工程上、经济上都能满足适合这种低阶褐煤的煤气化技术。分析结果表明以东明矿褐煤为原料采用壳牌干煤粉下行水激冷气化工艺技术更适合。     

响应曲面法优化昭通褐煤制备农业腐植酸钾

腐植酸钾是以泥炭、褐煤或风化煤等为原料与氢氧化钾反应而生成的一种新型钾肥,在改良和修复土壤、刺激作物根系发育、提高作物产量以及改善作物品质等方面具有重要作用。利用昭通褐煤制备了腐植酸钾,以腐植酸钾产率为目标,考察了KOH浓度、反应时间、反应温度对腐植酸钾产率的影响。利用响应曲面法中的Box-behnken Design方法优化了昭通褐煤制备腐植酸钾的工艺,得到较优的数学函数模型,并使用此函数模型推断了昭通褐煤制备腐植酸钾的最优工艺条件为:KOH浓度为0. 485 mol/L、反应时间为2. 10 h、反应温度为100℃,此时腐植酸钾产率为56. 60%。在优化条件下再次进行实验,得到的腐植酸钾产率为56. 58%,与函数模型预测值相吻合。     

一种保护地番茄专用肥及其施肥方法

本发明公开了一种有机一无机复混肥料的制备工艺,将硝酸与褐煤反应完成后过滤分离,得到包含褐煤硝化腐植酸的有机质沉淀,再将褐煤硝化腐植酸与无机肥料进行配比,之后分别制备成褐煤硝化腐植酸盐一尿素次级肥料颗粒和褐煤硝化腐植酸盐一甲醛缓释复合颗粒,得到有机一无机复混肥料。利用褐煤经硝酸氧化后提取腐植酸原料,能够降低腐植酸肥料生产成本,节约资源。该有机一无机复混肥料能够改善土壤养分状况、颗粒结构,满足作物生长需求。     

一种保护地番茄专用肥及其施肥方法

本发明公开了一种有机一无机复混肥料的制备工艺,将硝酸与褐煤反应完成后过滤分离,得到包含褐煤硝化腐植酸的有机质沉淀,再将褐煤硝化腐植酸与无机肥料进行配比,之后分别制备成褐煤硝化腐植酸盐一尿素次级肥料颗粒和褐煤硝化腐植酸盐一甲醛缓释复合颗粒,得到有机一无机复混肥料。利用褐煤经硝酸氧化后提取腐植酸原料,能够降低腐植酸肥料生产成本,节约资源。该有机一无机复混肥料能够改善土壤养分状况、颗粒结构,满足作物生长需求。     

中国褐煤干馏的利用前景

中国目前能源结构形式决定了储量相对丰富的褐煤资源将是未来可利用的主要能源。基于褐煤水分高、热值低、易风化自燃但其挥发分高、活性好、氢碳原子比高的独特性质,是作为干馏转化的理想原料,探讨了褐煤干馏转化对保障煤化工产业可持续发展、环境保护及能源安全的重大意义;并对褐煤干馏转化的必要性、市场前景进行了分析。     

黄腐植酸对褐煤生物甲烷化的影响

为探索黄腐植酸对褐煤生物甲烷化利用的影响,提升褐煤制生物甲烷的产率,以内蒙古平庄褐煤为材料,在褐煤生物甲烷化反应体系中加入黄腐植酸,解析发酵过程中挥发性脂肪酸(VFA)浓度、辅酶F_(420)质量摩尔浓度对褐煤生物甲烷化日产气量和总产气量的影响。结果表明,添加1 500 mg/L黄腐植酸的褐煤发酵组的总产气量为838.9 m L,比对照组总产气量增加了49.6%,说明黄腐植酸对褐煤生物甲烷化促进作用显著。     

褐煤的化学族组成研究方法及应用

利用化学族组成研究方法对褐煤进行分子水平研究。介绍褐煤化学族组成研究的思路,六组分的定义和划分,并建立了褐煤的六组分分离法,为褐煤生产腐植酸、褐煤转化过程的反应历程、反应机理以及反应动力学研究提供了一种新思路。     

表/界面调控策略在氢/氧反应电极中的研究进展

高效的非贵金属基电催化剂对于提升氢气析出反应（HER）、氧气析出反应（OER）、氧气还原反应（ORR）等电催化反应的整体效率、促进能源转换技术的发展及应用起着至关重要的作用。近年来,对现有的电催化剂进行表/界面调控以诱导其产生新的理化性质,从而提高催化活性的研究受到了广泛的关注。本文综述了近年来利用形貌尺寸调控、缺陷调控、杂原子掺杂、异质结结构等表/界面调控策略在设计非贵金属基电催化剂方面的研究进展,揭示了催化材料体系改性对优化和提升催化性能的关键特性。从催化剂制备、先进表征手段、理论计算、应用性评价等方面展望了非贵金属基电催化剂在实际应用中存在的挑战和未来的研究方向,为实现清洁能源的大规模应用提供参考。     

煤焦燃烧特性及反应活性探究

中国褐煤资源丰富,然而由于褐煤自身特点使其应用受到了极大的限制。针对中国褐煤应用最广的途径———燃烧,借助热重分析仪对不同热解终温的褐煤半焦及热解终温为1273 K的褐煤半焦与原煤的混合燃料的燃烧特性进行了分析。并利用Coats-Redfern法进行了燃烧动力学的分析,通过求得的表观活化能表征煤焦的燃烧反应活性。研究发现：热解终温越高,煤焦的燃烧特性越差;掺混褐煤有助于提高其半焦的燃烧特性,而掺混燃料的燃烧稳定性几乎和原煤无差别,且随着掺混比例的增加,混合燃料的活化能逐渐增大,越不易点燃,掺混半焦对燃料的燃烧特性和反应活性都有影响。相同制备条件下的烟煤半焦和褐煤半焦的燃烧动力学参数尤其是活化能相差很大,可见煤焦的燃烧反应活性与煤种有关。     

磷石膏、褐煤化学链制合成气的研究进展

阐述了磷石膏、褐煤化学链综合利用的研究状况,包括单独用磷石膏作为载氧体的反应原理、以磷石膏为载氧体的褐煤化学链制备分成气现状;以改性磷石膏为载氧体的褐煤化学链研究进展及以其制备合成气的优点。针对磷石膏、褐煤化学链综合利用的研究状况,指出应对杂质对反应过程的影响进行研究,对优化合成气的制备进行动力学分析以及工业放大过程需进行数值模拟。     

腐植酸前体物质木质素对褐煤生物甲烷化的影响

为提高褐煤制天然气的得率,探索腐植酸前体物质木质素对褐煤生物甲烷化利用的影响,对添加不同质量浓度木质素的褐煤生物甲烷化体系进行过程检测,解析发酵过程中pH值、VFA质量浓度、日产气量和总产气量的变化。研究结果显示,不添加木质素的对照褐煤发酵组的总产气量为911.00 mL,1 000 mg/L木质素质量浓度的褐煤发酵组的总产气量最低为718.00 mL,腐植酸前体物质木质素抑制褐煤生物甲烷化,木质素降解产生酚类物质,限制了微生物正常生长,进而限制微生物利用褐煤固定碳、挥发分作为碳源产生物甲烷,揭示木质素对褐煤厌氧发酵产甲烷的生成具有抑制作用。     

磷酸活化褐煤制备活性炭影响因素研究

研究了用磷酸水溶液预浸渍处理云南先锋褐煤 ,在氮气保护下 40 0℃～ 60 0℃一步炭活化制备活性炭的影响因素 .研究结果表明 ,加温浸渍优于常温浸渍 ,并可提高制备的磷酸活性炭的碘吸附值 2 5 % ;磷酸活化褐煤反应中活化剂磷酸、添加剂硫酸主要影响活性炭的孔结构和吸附能力 ,而且磷酸浓度高活化效果好 ;炭活化温度、炭活化时间主要影响活性炭产品的收率 ,高温和长时间会导致更多的碳损失     

氧载体NiFe2O4与褐煤的化学链燃烧反应特性实验研究

本实验制备了氧载体NiFe₂O₄,并通过热重分析试验系统研究了其对褐煤的氧化还原性能。使用扫描电镜、比表面积和X射线衍射实验表征了表面结构,与NiO和Fe₂O₃相比,NiFe₂O₄中Ni的存在增大了比表面积和孔隙体积,提高了褐煤化学链燃烧过程中的反应活性和氧传递能力。此外,循环实验证实了NiFe₂O₄高反应活性的稳定性。