外热式煤热解技术与其传热模型的建立

通过对目前外热式热解炉技术存在的热效率不高等问题的分析,利用模型研究了热解炉里的传热过程,与实际效果对比,对现有炉型结构进行优化或创新,建立对外热式煤中低温干馏炉炭化室的传热模型,充分考虑水分迁移、煤干馏化学反应影响传热因素,模型计算的结果和实际数值有较好的吻合性,得到炭化室传热效率会随装煤水分含量的提升以及煤料堆密度的降低而下降。     

耦合煤焦收缩的焦炉炭化室传热过程数值分析

为进一步提高焦炉的生产操作,需要更精准的理论模型与数据,针对焦炉炭化室内煤/焦床层的焦化传热过程,考虑煤结焦过程中的收缩情况,建立相应的耦合数理模型,并开展了数值求解。考虑焦饼收缩的模拟提高了计算精度,所得煤/焦饼温度变化、结焦时间17.97 h,收缩量3.15 mm与实测值吻合较好。进一步分析了操作参数和设计结构参数的影响。结果表明,随着煤水分含量降低、燃烧室温度升高和炭化室宽度减小,结焦时间缩短,有利于单炭化室生产效率的提高。随着煤水分含量的降低、燃烧室温度降低和炭化室宽度增加,焦饼收缩量增加,有利于推焦作业。焦饼的收缩量更大程度受到煤焦收缩系数的第2收缩峰的影响。     

移动式装煤消烟除尘系统的开发与应用

介绍了预装式机焦在装煤过程中所产生烟尘治理的一种方法。对于单集气管焦炉,将高压氨水消烟装煤装置和安装在煤车上的带燃烧装置的除尘系统配套使用,大部分烟尘通过炭化室顶部专用排气口由导烟系统收集配风送入燃烧除尘系统,经燃烧、洗涤冷却、管式除尘后达标排放。     

移动式装煤消烟除尘系统的开发与应用

介绍了预装式机焦在装煤过程中所产生烟尘治理的一种方法.对于单集气管焦炉,将高压氨水消烟装煤装置和安装在煤车上的带燃烧装置的除尘系统配套使用,大部分烟尘通过炭化室顶部专用排气口由导烟系统收集配风送入燃烧除尘系统,经燃烧、洗涤冷却、管式除尘后达标排放.     

煤的格金低温干馏试验影响因素探析

结合煤的格金低温干馏试验的基本原理及实际操作经验,从试验前后样品的称量、装样、干馏炉温度、水槽温度、干馏总水分的测定以及焦型判断等方面探讨了煤的格金低温干馏试验的影响因素,并提出了应严格控制干馏炉温度、水槽温度及蒸馏速度,注重试验后锥形瓶及干馏管的称量等相应预防措施。     

煤的格金低温干馏试验影响因素分析

结合煤的格金低温干馏测定原理,从装样操作、水槽、加热温度、干馏总水分测定、强膨胀性煤配比等方面分析了影响其准确测定的因素,指出试验过程中应控制装样操作及关注水槽状态、升温速度及水分蒸馏等环节,以得到准确的有可比性的测定结果。     

7.63米焦炉炉顶空间温度探讨及应对措施

7.63m焦炉是欧洲近年来所开发的技术含量较高的焦炉炉型,具有焦炭产量高,占地面积小,环境性能好等特点,其2×60孔的焦炭产量相当于目前国内6m焦炉4×50孔的产量,采用封闭式除尘出焦系统,大大减少了出焦时的粉尘污染.炉顶空间温度是炼焦生产中重点控制指标之一,炉顶空间温度低,轻质焦油含量高,可以实现后序生产车间焦油质量合格、粗苯产量和质量的提高,减小初冷器堵塞频率以及AS系统的好转和煤气指标合格,炉顶空间温度是指焦炉炭化室顶部空间的荒煤气温度.它与炭化室加热水平、炉体结构、装煤量以及装煤后的炉顶空间高度、加热煤气种类、配煤比、结焦及焖炉时间、炉门密封情况等因素有关,对煤气的化学产品率和质量以及炉顶沉积炭(石墨)的生长有直接影响.     

浅谈煤的格金低温干馏试验

综合煤的格金低温干馏试验的意义和影响其试验结果的因素分析,研究了不同煤种在低温干馏下的试验结果规律,并对干馏总水分产率和焦油产率的计算和审核进行了相应的探讨。     

火车量车装煤计量法

用火车车皮测定煤的散密度,根据煤的散密度、车皮标重、车皮客积及车皮内径长度、宽度计算煤平面到车皮顶端距离,从而画出标记,以控制装煤量,提高装煤计量准确性.     

薄煤层采煤机装煤性能研究

为了提高薄煤层采煤机的装煤性能及工作效率,运用理论分析与离散元数值模拟的方法对其进行了研究。针对理论落煤量及理论装煤量与牵引速度、滚筒截深、滚筒转速、螺旋升角的关系进行了理论分析;基于PRO/E与EDEM建立了采煤机截割部的离散元仿真模型及煤壁模型,模拟了采煤机截割、破碎煤岩的复杂过程,并获得了相应的装煤率;基于正交试验法分析了牵引速度、滚筒转速、叶片螺旋升角、滚筒截深对采煤机装煤性能的影响规律及显著程度。基于实际工况,得到了新型薄煤层采煤机的最优设计参数,为采煤机滚筒装煤性能的研究及优化提供了一种新方法。     

BGL气化过程中煤热解特性数值分析与研究

厘清煤颗粒热解的内部温度变化和挥发分析出规律,是优化炉体结构和操作参数、进一步提升BGL煤气化经济性的基础。本文通过剖析BGL煤气化热解过程构建了煤颗粒热解模型,并利用文献实验数据验证了模型合理性。模型求解采用解耦算法,其中传热模型采用追赶法,热解动力学模型采用4阶单步递推法,环境温度由移动床一维模型计算。模拟结果表明：BGL煤气化热解终温较高,颗粒内部径向温度变化大;粒径取10 mm,热解终温计算值1 372 K,煤颗粒表面和中心温差峰值计算值338 K;粒径取40 mm,相应计算值分别为1 412 K和381 K;煤颗粒挥发分析出过程与气固非催化缩核反应过程相似,印证了煤热解过程受传热过程控制;热解动力学的描述以FZ通用热解模型适应性更好;移动床一维模型预测BGL煤气化热解层高度时,热解蒸发模型优于FZ通用热解模型,预测值为0.616 5 m,与搅拌器运行情况相符。     

基于温和热解的低阶煤热解半焦成浆性能研究

为研究半焦成浆性能的影响因素,模拟工业生产中煤炭热解外热式直立炭化炉,组装煤炭低温热解实验装置对低阶煤进行热解。用煤的成浆实验法研究温和热解条件(400~800℃)下低阶煤热解半焦的成浆性能及其影响因素,并用Origin软件建立低阶煤热解半焦成浆性能数学模型。结果表明:热解条件对不同煤种热解半焦的成浆性能的影响存在差异。半焦的空气干燥基水分Mad,sc与其成浆性能呈明显的负相关关系,是影响半焦成浆性能的关键因素;半焦挥发分、C/H与其成浆性能总体上呈负相关关系,是影响半焦成浆性能的次要因素。拟合得到低阶煤热解半焦成浆性能的数学模型,其复相关系数R=0.905 7。通过云南褐煤、甘肃长焰煤、新疆褐煤热解半焦成浆性能试验,验证了上述低阶煤热解半焦成浆性能数学模型的正确性。     

采煤沉陷区深层土壤物理性质时空变化研究

为了研究深层土壤容重、孔隙度以及含水率时空变化,基于榆神府矿区纳林河二号矿采煤沉陷区实测数据,研究了0～10m深度的土壤含水率及土壤容重、孔隙度的时空变化规律。结果表明,随着采煤沉陷区形成时间的推移,土壤容重逐渐减小,孔隙度逐渐增加,土壤含水率有所恢复。在空间分布上,拉伸区土壤容重低于盆底区,土壤孔隙度高于盆底区,说明采煤沉陷对拉伸区地表结构的影响更为明显且持久|拉伸区土壤含水率变化小于盆底区,纵深方向上0～2m土壤含水率主要受采煤地裂缝影响,6～10m主要受地下水变化影响,中间为过渡地带,土壤含水率相对稳定。     

移动床中热气体渗流传热与煤热解过程的数值计算

采用热气体对燃烧前的煤颗粒进行渗流炽热预处理,通过理论分析和计算的方法研究移动诃内热气体渗流加热对煤热解反应过程的影响,建立多孔介质渗流传热传质与煤质热解反应相互作用的物理数学模型,研究不同情况下床内颗粒料层中气固温度和煤热解挥发分析出浓度的分布规律,计算结果表明,移动床内煤的热解反应与渗流传热过程密切相关,增大入口渗流速度以及减少给料量,导致热渗透我域扩大,热作用区域内的煤层温度水平提高,热解反应区段向床方向偏移,在热解反应区域,孔隙率对流传质和煤热解过程中有很大的影响,研究结果,对于移动床煤热解反应装置的设计与运行具有一定的参考价值。     

固体热载体褐煤热解过程的数学模型与模拟计算

根据褐煤热解动力学特性,针对固体热载体褐煤热解反应器中的热量传递特点,建立了相应的数学模型,并采用差分法进行了模拟求解,得到了固体热载体的冷却曲线和煤加热的升温曲线,以及褐煤挥发物随热解时间的变化曲线.计算结果表明:煤的挥发分及粒度对煤粒的温分布影响很大,挥发分越高、粒度越大,煤粒内外温差越大.同时,获得了未分解挥发物与热解时间的定量结果,为固体热载体煤热解反应器的设计提供了依据.     

制焦条件对煤焦燃烧反应性的影响

煤的反应中绝大部分化学能在焦炭反应阶段释放或转化,相关研究中采用多种方法在不同环境条件下制焦以进行后续研究,而煤焦反应性又受热解条件影响很大。为研究制焦条件对煤焦燃烧反应性的影响,本文在不同热解温度下分别采用马弗炉、管式炉和鼓泡床3种方法制焦,利用热重分析法(TGA)比较各焦样的燃烧反应性,并借助化学渗透析出(Chemical Percolation Devolatilization,CPD)模型和单颗粒传热模型,对各条件下煤颗粒的热解进程,如颗粒温度、挥发分析出总量、残余旁链结构份额等随时间变化规律进行了模拟。主要内容包括:①实验结果表明,热解环境温度越高,煤焦着火延迟,燃烧反应性越低,即存在"热失活"现象。而从CPD模型计算结果可以看出,热解温度越高,最终析出的挥发分总量越高(煤样工业分析结果也验证了残留在焦炭中的挥发分物质含量随热解温度升高而减小),且残留在碳网中的旁链结构份额越少,反映出酚羟基、羰基、脂肪侧链等的裂解加剧,减少了焦炭表面反应活性位点数量,可能是导致煤焦"热失活"的主要原因之一。另外,对各焦样的孔隙结构测量表明,热解温度越高,微孔与中大孔的相对比例逐渐减小,大量微...     

基于热重的煤热解反应动力学试验研究

采用热重分析法对4种不同粒径范围内的5种不同煤样进行热解特性试验研究,以考察煤化程度和粒径对煤热解过程的影响规律,同时对其热解动力学进行了特性分析。试验结果表明,煤的热解反应活性随着煤化程度的增加而逐渐降低;煤的传质传热受到粒径影响,煤的热解总失重率随着粒径的增大而减少,但当粒径小于一定数值时,蒙东褐煤、河曲2#煤和孙家沟煤的热解总失重率反而随着粒径的减少略有增加。在热重试验的基础上建立热解反应动力学模型并求解模型参数,把握热解特征和规律,以期在一定程度上对煤炭地下气化提供相应的理论指导。     

TG-DSC测定煤热解反应热过程中确定基线热流的技术方法

利用差示扫描量热仪测定煤热解反应热,仪器输出的总热流信号是由反应热热流和基线热流组成,故基线热流的确定成为测定反应热的关键。论文分析了TG-DSC测定煤及其他非均质有机物热解反应热过程中基线热流的构成,比较了经验法和测定法确定基线热流的优缺点,评估了基线热流各组分的测定方法,尤其关注这些方法对煤热解反应热测定时获取基线热流的可借鉴性。结果表明,TG-DSC测定煤热解反应热时,基线热流是由显热热流和辐射热流差组成;显热热流可借助Merrick模型、灰分比热容经验公式及混合物模型计算求出,辐射热流差则通过研究提出的辐射校正因子λ,将煤热解过程与煤焦热解过程关联后计算确定。最终,由显热热流和辐射热流差之和确定热解过程的基线热流。     

新疆白石湖富镜质组高碱煤热解特性

利用固定床热解炉、格金干馏装置和热重分析仪研究了白石湖富镜质组高碱煤(BS1和BS2煤)的热解特性和产物产率;同时在碱金属钠形态表征的基础上,考察了不同前处理方法对热解产物和动力学参数的影响。结果表明,白石湖煤在600℃热解焦油产率最大,煤气产率随温度升高而增加;BS1和BS2煤固定床热解的焦油产率分别为13.98%和13.75%,远高于准东煤的1.61%。焦油具有低密度、高H/C原子比和柴油馏分特点,净煤气以H_2,CH_4和CO为主。BS1和BS2煤水溶钠(H2O-Na)占比分别为79.58%和85.38%;醋酸铵溶钠(AcNH_4-Na)占比10.32%和8.06%,但含量较低的Ac NH_4-Na对焦油抑制作用显著大于H2O-Na。经水、醋酸铵和盐酸溶液处理后,BS2煤热解活化能和指前因子呈现降低趋势,格金焦油产率从14.80%分别增加到15.45%,17.18%和16.92%。     

半焦基固体热载体法神东煤热解产物分布的试验研究

以自建的固体热载体煤热解实验平台为基础,以神东长焰煤为原料,神东长焰煤的热解半焦作为热载体,研究煤样分布器的转动机制(不同的混合效果)与煤的热解产物的分布及其变化规律,研究结果表明:反应器内部温度场的均匀性会显著影响热解产物产率,即针对无搅拌混合(搅拌0圈),转动搅拌桨后热解气体积明显增大,且析出速率明显加快;但是随着热解时间的进一步延长,最终的热解气体积基本一致;与此同时,搅拌桨转动圈数从1.5圈增大到10圈时,热解气体积略有增大,但增大幅度较小。在此基础上进一步将其与格金低温干馏实验数据进行比较,确定神东长焰煤粒径0~13 mm的固体热载体的热解时间为30 min,为千吨级的工业示范的反应器设计提供设计依据。