烟煤消烟技术及配套炉具的研究

<正> 在我国煤炭资源中,烟煤占80%以上,无烟煤仅占16%,且无烟煤分布极不均匀,大部分省区缺乏无烟煤,却有丰富的烟煤资源。因此,按照一定的方式实现烟煤无烟燃烧,对于缓解无烟煤供需紧张的矛盾,合理利用本地资源,减少铁路无效运输,减少大气污染,节省用煤单位开支都具有重要的意义。一、烟型煤配比试验研究烟煤消烟分为烟散煤消烟和烟型煤消烟,本文着重阐述烟型煤的消烟问题。     

外加水分和洗选矸石含量对潞安煤成型的影响研究

潞安煤挥发分低、硫分低,是制备型煤替代民用散煤的较好原料。研究分析了外加水分及洗选矸石含量对潞安煤制备型煤强度的影响。结果表明：潞安煤本身水分含量低,外加水分对型煤强度至关重要;潞安煤型煤适宜的成型水分为11%～12%;外加水分主要通过表面张力发挥作用,并与使用的黏结剂相适应;添加洗选矸石用于制备型煤是煤矿废弃物资源化利用的有效途径之一,但是矿物的种类和成分对成形性有重要影响。对于潞安煤来讲,洗选矸石灰成分以SiO₂和Al₂O₃为主,与无机型煤黏结剂的成分相近,在成型过程中能够起到黏结剂的作用,添加5%的矿物质可起到最佳的成型效果。     

生物质型煤的燃烧特性和影响因素

利用热分析仪和自行设计的实验台研究了生物质型煤的燃烧特性.结果表明:无烟煤生物质型煤中生物质分解释放速率快于烟煤生物质型煤,且无烟煤生物质型煤出现两个放热峰,分别为生物质分解、挥发分燃烧和固定碳分解所致,而烟煤生物质型煤仅一个放热峰.原料煤煤种和炉膛温度对生物质型煤的燃烧特性有明显影响,烟煤型煤燃烧特性优于无烟煤型煤;炉膛温度越高,生物质型煤燃烧失重率越大.     

城郊选煤厂无烟煤制作生物质型煤的试验研究

采用城郊选煤厂生产的无烟煤,外加玉米秸秆以及一定量的粘结剂制备生物质型煤,通过测量该型煤的抗压强度、跌落强度、防水性能和热稳定性,找出了适于用作锅炉型煤的最佳配方。     

焦作无烟煤制备型煤的混料配方实验研究

介绍了以水泥、黏土、腐植酸钠、膨润土、沥青为黏结剂,用焦作无烟煤制备型煤的试验研究。通过对型煤冷强度及热强度的测定,探究了不同黏结剂配比对型煤强度性能的影响。结果表明,焦作无烟煤制取型煤的最佳黏结剂配方为黏土和沥青的掺入量分别占总量的10%和5%。此研究对焦作无烟煤粉煤的洁净利用有较大的实际应用意义。     

一种新型气化工业型煤工艺特性的研究

介绍了以贫煤或无烟煤粉煤作为主体煤、活化烟煤作为结合剂生产新型工业气化型煤的新技术 :主要利用低温干馏的原理 ,对加工成型的煤球在炭化炉中进行干燥固化 ,生产出半焦型煤产品。利用该项型煤生产工艺生产的产品合格率已达到 90 %以上。     

无烟煤制备脱硫脱硝活性炭的研究

通过内蒙古无烟煤和府谷烟煤的不同配比,摸索该种煤制备脱硫脱硝活性炭的可行性。根据不同配比的试验确定了内蒙古无烟煤和府谷烟煤在55:45比例的配方下,能够制备出性能优良的脱硫脱硝活性炭产品,对内蒙古地区无烟煤生产脱硫脱硝活性炭有一定的指导意义。     

洁净民用型煤燃烧特性及污染物的排放

选择典型晋城无烟煤和榆林半焦为原料,通过热重法研究原料在不同掺混比下的燃烧特性,制得洁净民用型煤并进行性能评价,得到型煤的燃烧特性及污染物排放规律.结果表明:随着半焦添加比例(质量分数)的增加,型煤抗压强度逐渐下降,热稳定性基本没有变化;随着半焦的加入,型煤的残炭率下降,排放出的NO_x降低;半焦型煤NO_x排放比无烟煤型煤NOx排放减少65.6%,但CO排放为无烟煤型煤CO排放的2倍;当半焦含量为60%时,型煤燃烧时间最长.     

无烟煤的物理性质对其型煤抗压强度的影响

以无烟粉煤为原料,采用有黏结剂冷压成型方法,制备了几种型煤产品,并对无烟粉煤的显微硬度、可磨性、真密度、视密度、孔隙率最高内在水分和孔结构等物理性质进行了分析测试,重点研究了无烟煤的物理性质对型煤抗压强度的影响.结果表明,随无烟煤的反射率、显微硬度、真密度和视密度等指标的增加与可磨性的降低,型煤抗压强度均显示出增加的趋势,这与高压无黏结剂成型时,型煤强度与显微硬度关系相反.无烟煤的物理性质体现了煤的变质程度,因此,型煤抗压强度也与无烟煤的变质程度密切相关.研究结果还表明,不同煤阶无烟煤的孔结构分布和最高内在水分不尽相同,都影响无烟煤被黏结剂黏结的程度,从而影响无烟煤型煤的抗压强度.     

高性能改性腐植酸制备烟煤型煤实验研究

为提高烟煤型煤机械强度,以加工后的腐植酸为黏结剂制备烟煤型煤,采用单因素实验和正交实验研究了加热时间、Na OH质量分数、黏结剂加入量、加热温度对腐植酸烟煤型煤抗压强度和跌落强度的影响。结果表明:利用腐植酸制备的烟煤型煤具有良好的机械强度,粉煤成型率较高。影响腐植酸烟煤型煤机械强度的主要因素是黏结剂加入量,其次为Na OH质量分数、加热温度、加热时间。烟煤型煤制备的最佳工艺条件为:加热时间130 min,Na OH质量分数6%,加热温度90℃,黏结剂加入量15%,此时型煤抗压强度为1620.2 N/个、跌落强度为99.0%。利用改性腐植酸可制备出适用于工业生产的烟煤型煤。     

无烟煤配煤炼焦试验研究

简述了无烟煤配煤炼焦的意义、要求及对焦炭质量的影响,介绍了涟钢配无烟煤炼焦的试验研究,重点介绍了40kg小焦炉配无烟煤试验,包括试验步骤及条件,并进行了试验结果分析评价。在涟钢现有烟煤煤源的基础上,配入3%￣5%的无烟煤炼焦是可行的,具有较好的经济效益。     

煤与浒苔混合燃烧过程分析及动力学研究

为了满足电力需求,缓解煤炭短缺矛盾,采用ZTC-B型综合(同步)热分析仪对大同无烟煤与大同烟煤分别与浒苔混合燃烧过程进行了热重分析,并对其进行了动力学分析。结果表明:煤与浒苔单独燃烧及混合燃烧过程均可以划分为三个阶段,掺烧时随着浒苔质量分数的增加,主要燃烧阶段活化能升高,综合燃烧特性指数变小;大同无烟煤掺烧25%的浒苔时,二者存在明显的协同效应,相对值可达35%,大同烟煤掺烧25%的浒苔时,二者在480℃左右存在一定的抑制作用,相对值可达-11%;动力学分析表明:采用2个连续一级反应模型,可以很好地描述其掺烧过程,活化能和指前因子存在动力学补偿效应。     

煤粉燃烧率与粒度组成的研究

试验研究不同煤种燃烧率和煤粉粒度组成关系。研究表明烟煤存在最佳燃烧率的粒度组成值。当考虑到磨煤能量消耗,无论是烟煤还是无烟煤,都有合适的粒度组成范围,根据研究结果推荐值是将煤粉-0．074mm比例定为60％-80％。同时也初步探讨了煤粉燃烧率与镜质组反射率之间的关系,得到了一些有益的结果。     

钙基添加剂对不同煤种解耦燃烧下硫释放的影响

煤燃烧后排放的硫氧化物导致的环境污染问题已经引起人们的日益关注。基于一段式和两段式卧式炉,本文探究在传统燃烧和解耦燃烧条件下,温度、煤种以及CaO对燃煤释放SO₂规律的影响。试验结果表明：不同煤种的SO₂释放规律存在差异。随着温度的升高,不同煤种燃烧SO₂的释放量均不断增加,硫的动态析出曲线逐渐由单峰分布转化为双峰分布。传统燃烧模式下,添加的CaO对烟煤、无烟煤和褐煤脱硫效率可以达到70%以上,高氯煤脱硫效率则较低,仅有12.09%～20.45%;随温度升高,烟煤、褐煤和高氯煤的脱硫效率呈现先略微下降,后升高再下降的趋势,烟煤脱硫效率则逐渐降低。解耦燃烧模式下,CaO对烟煤、无烟煤脱硫效率在42.35%～76.23%,褐煤在21.35%～52.63%,高氯煤脱硫效率仍然较低,在8.93%～10.57%;随温度升高,烟煤、褐煤和高氯煤的脱硫效率呈现先增加后降低的趋势,烟煤脱硫效率逐渐降低。解耦燃烧模式下,不同煤种SO₂的总释放量大于传统燃烧模式,添加CaO后脱硫效率小于传统燃烧模式。     

烟煤与无烟煤混合煤粉燃烧过程的动力学研究

利用热重分析(TGA)方法系统研究了配加烟煤对无烟煤燃烧特性的影响。结果表明:煤粉燃烧主要由3个阶段组成,烟煤配加量和升温速率对燃烧过程有重要影响,随着烟煤配加量的增加,燃烧DTG曲线向低温区移动;实验所用煤种中的主要矿物元素是Si,Ca,Al,Fe,S,P,其中Mg,Zn,K,Na,Cl等含量较低,这些元素主要以氧化物、硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、氯化物和磷酸盐等形态存在,在低温燃烧过程中,矿物质挥发损失量对煤粉燃烧率的影响较小。采用非等温模型Flynn-Wall-Ozawa(FWO)对主要燃烧过程进行动力学分析,当烟煤配加量从0增加到100%时,煤粉燃烧活化能从133.94 kJ/mol降低到78.03 kJ/mol,且烟煤的配加量低于60%时,能够显著降低煤粉燃烧的活化能。     

烘焙稻壳与不同煤化程度的煤共热解特性

稻壳在250 ℃/30 min条件下烘焙后,与无烟煤、烟煤和褐煤3种不同煤化程度煤进行不同比例的混合,混合物分别进行热重分析和高温共热解特性研究。结果表明：热重分析中,添加烘焙稻壳有利于提高无烟煤和烟煤的转化率,其提高率低于5%,但是不利于提高褐煤的转化率;高温共热解实验中,随着烘焙稻壳添加比例的提高,无烟煤和烟煤与烘焙稻壳共热解固体产物减少,气体产物增加,而褐煤与烘焙稻壳共热解固体产量增加,气体产量略有下降;烘焙稻壳的添加有利于共热解产气中H2组分的增加和CO2组分的减少,通过改变烘焙稻壳在混合物中的比例可以对共热解气体组分进行调节。     

典型煤炭燃料在民用解耦炉中的燃烧实验研究

实验对比研究了烟煤块状半焦及烟煤型煤等煤炭燃料在民用解耦炉中燃烧时的污染物排放特性和炊事能力，并基于解耦测试炉对烟煤型煤的特征尺寸进行优化，验证了解耦炉具对不同种类民用煤炭燃料的适应性。结果表明，民用解耦燃煤炉具特有的结构特征和通风方式有利于NOx和CO的同时减排。若在解耦炉中燃烧烟煤洁净型煤，可进一步实现对SO2和颗粒物(PM)的有效控制。型煤尺寸对炉具污染物排放影响显著，尺寸优化后的烟煤洁净型煤在解耦炉中稳定燃烧时NO, SO2, CO和PM的平均排放浓度按基准氧含量9vol%折算后，分别低于190, 300, 380和30 mg/m3，炊事功率可达1.65 kW。     

民用燃煤颗粒物及多环芳烃排放特性

民用煤的不完全燃烧是大气中颗粒物及其多环芳烃的主要排放源之一,对大气环境和人体健康均造成了严重危害。为了评价不同“煤炉匹配”方式对16种优先控制的高毒性多环芳烃（PAHs）排放的影响,研究了烟煤块煤、烟煤型煤、无烟煤型煤和兰炭4种不同燃料在代表性的3种民用炉具（正烧炉、反烧炉和解耦燃烧炉）中的颗粒物（PM）及其PAHs的排放特性。根据实验结果进一步计算了毒性当量,并与有关文献报道数据进行了对比。在解耦燃烧炉中,烟煤型煤PM和PAHs的排放因子（EF_PM 和EF_PAHs）（0.50 g/kg、403.2 μg/kg）分别是烟煤块煤（3.65 g/kg、989.6 μg/kg）、兰炭（1.08 g/kg、622.3 μg/kg）、无烟煤型煤（2.10 g/kg、148.3 μg/kg）的13.7%、46.3%、23.8%和42.3%、67.3%、282.3%,除了EF_PAHs高于无烟煤型煤之外,EF_PM 和EF_PAHs均明显低于其他煤种;以烟煤块煤为原料,在解耦炉中燃烧的EF_PM 和EF_PAHs（3.65 g/kg、989.6 μg/kg）分别是正烧炉（46.58 g/kg,16182.3 μg/kg）和反烧炉（6.00 g/kg,11749.4 μg/kg）的7.8%、60.8%和6.1%、8.4%,说明炉具燃烧形式对EF_PM和EF_PAHs的影响大于燃料种类;三种“煤炉匹配“方式（解耦炉+烟煤型煤、正烧炉+兰炭、正烧炉+无烟煤型煤）的EF_PM和EF_PAHs（0.50 g/kg、1.62 g/kg、1.32 g/kg和403.2 μg/kg、1196.5 μg/kg、66.5 μg/kg）均低于传统正烧炉+烟煤块煤（46.58 g/kg,16182.3 μg/kg）以及近年来大部分文献报道的数据（0.68~24.3 g/kg,680~137700 μg/kg）。结果表明,炉具燃烧形式和煤质特性均是影响EF_PM和EF_PAHs的主要因素,但高效的燃烧方式能够大幅降低煤质特性对污染物排放造成的影响,通过对炉具的不断改进以及采用合适的“煤炉匹配”技术,能够对我国储量巨大的烟煤资源合理、有效和清洁地利用。     

超细煤粉快速热解动力学特性实验研究

采用居里点裂解器及气相色谱仪研究了3种超细煤粉的快速热解特性。实验发现:超细煤粉挥发分的快速热解释放主要发生在升温阶段,烟煤与无烟煤挥发分中焦油的质量分数均最大,其中烟煤焦油释放量占挥发分的质量分数达到50%以上,高于无烟煤。烟煤气态挥发分中CO质量分数最大,达到40%以上,其次为CO2,然后依次为CH4、其他碳氢化合物CnHm,H2。无烟煤的CO,CO2,CH4释放质量分数基本相当,H2质量分数与CnHm接近。根据热解产物的释放数据,采用单方程反应模型计算出了煤粉升温速率、热解频率因子及活化能,为进一步研究超细煤粉的着火及燃烧提供了理论基础。     

Structural differences in the tars and chars from the pyrolysis of coals of different rank in hydrogen and in nitrogen

Two British coals—Linby high-volatile bituminous and Abernant anthracite — and an Australian brown coal were pyrolysed at 575 °C in hydrogen or nitrogen at 0.1, 5 and 30 MPa in an inclined, single-stage reactor. Hydrogen pressures of ? 5 MPa led to increased yields of tars which were more aromatic than those produced in nitrogen. The high-volatile bituminous coal fused under all conditions, whereas the anthracite and brown coal fused and agglomerated only in hydrogen at 30 MPa.