煤直接液化残渣与神东煤共热解特性研究

实验选用500 g级基于热重系统热解装置研究了神华液化残渣与神东煤共热解特性。结果表明,在反应器侧壁温度为200～600℃区间内,同一时刻,随着液化残渣配比的增加,热解胶质层比例增加,热解过程中传热加剧,煤样中心温度逐渐升高;液化残渣配比为20%时,煤样中心温度最高。液化残渣配比由0%增加至25%时,热解总失重量逐渐减小,焦油收率逐渐升高,热解特性趋好。当液化残渣比例由10%增加至25%时,半焦粘结加剧,3～6 mm粒级产率由51.99%降至34.03%,大于6 mm粒级占比由39.82%增加到57.06%;当液化残渣配比达到20%时,有一半以上的半焦粒度增加。     

煤油共炼残渣与榆林煤共热解特性及半焦性质

以煤油共炼残渣与榆林煤为原料,基于热重分析仪和格金干馏仪,开展共炼残渣与煤共热解过程的协同效应及半焦性质研究。实验结果表明：共炼残渣添加比例为0～40%时,煤与共炼残渣之间具有正的协同效应;添加量为20%时,焦油产率高出理论值6.2%,是煤单独热解焦油产率的139.7%,半焦产物为A型且黏结性增加;半焦性质分析结果显示,共炼残渣能够提高半焦在CO₂气化过程中的最大失重速率,有利于气化反应的进行,但会使半焦的燃烧性能变差且在添加量高于20%的情况下更为明显。     

回转窑内利用液化残渣共热褐煤以抑制其粉化的影响因素分析

在公斤级回转窑中研究了共热解过程不同液化残渣与褐煤质量配比及粒度配比因素对抑制褐煤粉化效果的影响。结果表明：550℃共热解条件下,随液化残渣的添加比例由10%升至40%,共热解半焦的粉化率β由7.55%降至1.98%,造粒率λ由2.73%升至4.90%,液化残渣添加量的提升有效促进了对粉化的抑制及混合造粒;3～1 mm液化残渣与3～1 mm褐煤的共热解半焦β为2.82%,较与6～3/13～6/25～13 mm褐煤颗粒热解后的产物粉化率均低,而λ则达到24.99%,远高于其他粒度配比下的产物造粒率。灰色关联分析显示,粒度配比因素对β和λ的影响权重均大于质量配比因素。结合分析上述配比因素影响粉化抑制作用的内在诱因（强化粘连捕集颗粒行为,促进孔隙充填补强作用,颗粒穿层行为影响）,形成了回转窑热解过程配比因素对抑制褐煤粉化的影响过程模型。     

神东煤热解特性及半焦用作高炉喷吹适用性分析

为实现神东煤的深度加工利用,利用热重分析仪及管式热解炉对神东煤的热解特性进行分析,研究热解半焦用作高炉喷吹原料的适用性,提出热解半焦利用的新途径。结果表明,神东煤的煤质特性优良,格金焦油产率高达8.15%,比较适宜用作低温热解;550℃时焦油产率最大,焦油灰分低,馏出温度350℃占比50%以上。随着热解温度升高,热解气中CH4和CO2含量降低,而H2和CO含量增多。热解水产率基本保持在16%。热解半焦喷吹特征与目前国内主流的喷吹煤性质相当,比较适合用作高炉喷吹原料。轻度热解半焦可直接用于高炉喷吹,提取焦油剩余半焦用作喷吹配煤可实现煤炭分质转化利用。     

回转窑内利用液化残渣共热褐煤以抑制其粉化的影响因素分析

在公斤级回转窑中研究了共热解过程不同液化残渣与褐煤质量配比及粒度配比因素对抑制褐煤粉化效果的影响。结果表明:550℃共热解条件下,随液化残渣的添加比例由10%升至40%,共热解半焦的粉化率β由7.55%降至1.98%,造粒率λ由2.73%升至4.90%,液化残渣添加量的提升有效促进了对粉化的抑制及混合造粒;3~1mm液化残渣与3~1 mm褐煤的共热解半焦β为2.82%,较与6~3/13~6/25~13 mm褐煤颗粒热解后的产物粉化率均低,而λ则达到24.99%,远高于其他粒度配比下的产物造粒率。灰色关联分析显示,粒度配比因素对β和λ的影响权重均大于质量配比因素。结合分析上述配比因素影响粉化抑制作用的内在诱因(强化粘连捕集颗粒行为,促进孔隙充填补强作用,颗粒穿层行为影响),形成了回转窑热解过程配比因素对抑制褐煤粉化的影响过程模型。     

褐煤与大豆荚共热解的产物特性分析

利用自制的低温热解装置研究褐煤与大豆荚共热解的产物特性,考察大豆荚掺混比和催化剂Fe₂O₃对热解产物特性的影响。通过FT-IR、GC-MS、SEM-EDX和UV-vis分析共热解产物的性质,并将半焦用于亚甲基蓝吸附实验。研究结果表明：掺混比30%时,共热解焦油的产率达到最大值11.98%,比煤焦油产率增加44.86%,与计算值的正偏差最大（0.8%）,同时,大豆荚的添加有促进焦油生成的协同作用。大豆荚的添加有利于共热解焦油中含氧杂环的断裂,使共热解焦油中直链烷烃增多,芳香族化合物减少,使重质组分转化为轻质组分,从而提高焦油品质;同时,大豆荚的添加使共热解半焦的含氧基团增加,微观形貌变粗糙。而Fe₂O₃的加入使共热解焦油中酚、醇类物质增加;加Fe₂O₃共热解半焦的褶皱更加明显。共热解半焦对亚甲基蓝的吸附率为33.62%,比煤半焦的吸附率提高8.84%,加Fe₂O₃共热解半焦的吸附率为55.57%,比共热解半焦提高65.29%。     

液化残渣用量对型焦抗压强度的影响

以低变质粉煤为主要原料,以煤直接液化残渣(DCLR)为黏结剂,利用成型热解技术成功制备出性能优良的型焦产品,采用红外分析及扫描电镜(SEM)分析对型焦进行表征,主要考察液化残渣加入量对型焦抗压强度的影响.研究表明,随着去灰后的煤直接液化残渣(D-DCLR)添加比例的增加,热解焦油和煤气的产率逐渐增大,而型焦的抗压强度先增加后减小,当其添加量为40%时,抗压强度出现了一个最大值573.3N/ball.热解过程中胶质体的含量、挥发分的大量析出以及灰分的增加是型焦抗压强度变化的主要影响因素.     

水分对神东煤热解产物分布的影响

为考察原料煤中水分对神东煤热解产物分布的影响,通过格金试验和固体热载体小试试验研究了神东煤中水分对热解特性的影响,得到神东煤在不同水分下热解产物的分布规律。格金试验表明,水分对神东煤热解产物中焦油和热解气收率有显著影响。随着水分降低,神东煤热解产物中焦油收率从9.98%降至4.92%,热解气收率从8.47%上升至11.07%,热解水收率从2.74%上升到5.94%。小试试验结果与格金试验趋势基本相同。随着原料煤中水分的降低,焦油收率下降,热解气收率上升;未经干燥的原煤在不同温度下热解的焦油收率比干燥后煤样平均高2.17%,热解气收率平均低1.58%。热解温度对H2和CO比例影响较大,对其他气体比例影响较小。研究结果表明,水分对神东煤的热解过程及其热解产物分布有显著影响,热解原料煤中水分的增加有利于抑制神东煤热解水和热解气的生成,提高焦油收率,因此有望通过控制原料煤中的水分来调节热解产物的分布。     

低阶煤与玉米芯低温共热解的产物特性分析

采用低温干馏装置对不同玉米芯加入量的褐煤/玉米芯混合物进行低温共热解实验。结果表明：当玉米芯加入量为30%时,焦油产率最大为11.70%,比褐煤单独热解提高了53.75%。随着玉米芯的加入量增加,热解气中CO、CH₄和H₂含量逐渐增大。对热解焦油进行GC-MS检测,发现添加30%玉米芯后脂肪族质量分数从褐煤单独热解的24%提高到了30.67%,酚类质量分数从6.29%提高到了18.49%,杂原子质量分数从29.75%降低到了13.33%,一定程度上实现了焦油的轻质化和高品质化。对热解半焦进行SEM、比表面积分析和热值测定,发现共热解半焦表面变粗糙,孔隙结构得到改善,热值明显高于褐煤单独热解半焦热值。     

褐煤与煤直接液化残渣共气化研究

褐煤与煤直接液化残渣共气化可充分利用二者的资源特性和反应特性。本研究对不同比例的胜利褐煤与神华煤直接液化残渣在800℃下进行水蒸气气化实验,探讨了混料比对褐煤与煤直接液化残渣共气化的影响规律。结果表明当液化残渣掺混比较低时,液化残渣的添加对焦油和气体逸出、碳转化率的提高均有较好的促进作用,半焦产率相应下降,当液化残渣掺混比在30%左右时,共气化表现出良好的协同作用,之后随着原料中液化残渣掺混比的增加,促进效果下降。     

Differences between mineral coal and extracted coal

A distinction is proposed between mineral coal and extracted coal. Mineral coal is a complex natural composite that is found in underground beds, while extracted coal is created from mineral coal in working those beds. It is important to keep in mind that mineral coal is created by natural processes, whereas extracted coal is produced by human activity.     

Molecular components of coal and coal structure

A high-volatile bituminous coal was extracted at room temperature by various organic solvents. The yields of the extracts ranged from 4.5 wt% daf (ethanol/benzene extract) to 38 wt% daf (pyridine/ethylenediamine extract). The extracts were analysed by Fl mass spectrometry; the volatile part (75–80 wt%) was composed of substances of molecular weight in the range 70–800 amu, but the compounds in the 200–600 amu range predominated. Over 300 compounds were identified by high-resolution mass spectrometry. The results indicate that compounds < 800 amu constitute at least 30 wt% daf of the analysed coal.     

澳大利亚煤代替西曲焦煤的配煤炼焦研究

对澳大利亚煤和国内6种单种煤进行煤质分析和配煤炼焦实验,分析澳大利亚煤代替西曲煤进行炼焦的可行性。结果表明澳大利亚煤具有低灰低硫、高挥发分等特点,在炼焦中用澳大利亚煤替代西曲焦煤可降低焦炭的灰分和硫分,增大焦炭的各向异性指数,改善焦炭强度。     

Electrical conductivity of coal and coal char

The electrical conductivity of coal, at either 1 kHz or d.c., was measured at 24 °C on samples recovered from pyrolysis experiments aimed at modelling conditions during in situ gasification of coal. From an initial value of 10⁻³ S/m (when the coal is saturated with formation water), the conductivity decreases to 10⁻⁸ S/m when the coal is heated to 110 °C in vacuum. This low value, presumably due to dehydration of the coal, prevails for samples heated as high as 500 °C in dry argon. Samples of char recovered after pyrolysis to 800 °C or more have a conductivity of 10² S/m. Capitalizing on the large contrast between the conductivities of coal and char produced during gasification, electrical probing may be a sensitive tool for monitoring ‘burn-front’ progress during in situ coal gasification.     

黏结煤与不黏煤共热解特性研究

为了利用内构件反应器热解技术实现黏结性煤的高值化利用,采用TG-MS和固定床反应器研究了黏结的山西兴县煤(简称XX煤)与不黏的先锋褐煤(简称XF煤)共热解时的破黏和热解特性。TG-MS实验结果表明,XX煤与XF煤配制的混合煤比XX煤黏性小,且XF煤促进了XX煤热解,混合煤热解行为是两种煤共同作用的结果。固定床热解实验表明,煤粒径越小,降黏越显著;XX煤和XF煤的比例(XX:XF)越小,降黏越显著,XX:XF小于5:5时,可消除结焦团块;XX:XF越小,半焦产率越低,焦油和煤气产率越高;随XX:XF减小,焦油中<170℃和230~300℃的馏分含量先升后降,XX:XF=6:4~3:7时最高,170~210℃、210~230℃和300~360℃的馏分逐渐增加,>360℃的馏分含量不断降低;随XX:XF的减小,H2含量先升高后降低,在XX:XF=3:7时最高;CO含量呈略微升高趋势;CO2含量先逐步升高,在XX:XF=6:4达到最高,然后从XX:XF=5:5开始降低,在XX:XF=3:7达到最低,然后又开始升高;CH4及C2~C3组分含量呈下降趋势,而H2+CO+CH4 (煤气中有效组分之和)的含量先下降再升高接着再降低,在XX:XF=6:4时最低,XX:XF=3:7时最高。XX:XF越小,虽半焦的C/N和C/H不断减少,但C元素含量增幅和N, H元素含量减幅增大;比表面积越大,内孔结构越多越大,起燃温度越低,燃烧越彻底。     

煤岩学在炼焦配煤中的应用进展及优化配煤技术

科学合理的配煤技术对于焦化企业高质量发展至关重要,炼焦配煤技术的核心在于对原料煤煤质特性的深入认知。影响炼焦煤性质的主要因素包括变质程度、煤岩组成及第三成因因素,故煤岩学对炼焦配煤技术的研究与应用至关重要。本文论述了经验配煤、煤岩配煤及人工智能配煤3种炼焦配煤技术发展历程和现状,凝练了炼焦配煤技术的发展趋势。结合研究实际,重点梳理了煤岩学指标在炼焦配煤中的应用现状。在注重煤岩特征的同时,也需兼顾工艺指标等相关参数对炼焦煤优劣的表征。在实际应用中,各项指标参数的选择和利用需要综合考虑参数适配范围并尊重该指标与炼焦煤特性的真实对应关系。基于以上内容,提出了关联成煤时代、产地等地质因素和黏结指数、胶质层指数等工艺指标的整体思路,实现焦炭性能与原料煤特性的科学、深入关联,构建“本源-过程-结果”一体的优化配煤技术新体系。     

关于混煤的配煤探讨

针对生产用煤多为复杂混煤的不利情况,在常规分析数据的基础上利用岩相分析手段指导配煤,有效稳定了焦炭质量,明显改善了焦炭的热态性能。     

Industrial coking of coal batch without bituminous coal

For many years, Kuznetsk-coal batch has always included bituminous coal. Depending on the content of such coal, the batch may be characterized as lean, moderately clinkering, or bituminous. This classification was adopted by specialists of the Eastern Coal-Chemistry Institute (ECCI) in experimental coking at Magnitogorsk Metallurgical Works in 1945 [1]. Lean batch contained 10% Osinovsk bituminous coal (plastic-layer thickness y = 13 mm); moderately coking coal contained 25% bituminous coal (y = 16 mm); and bituminous batch contained 40% of such coal (y = 20 mm).     

高硫焦煤在配煤中的应用

通过研究高硫焦煤的理化性质,在配合煤中配入一定比例的廉价高硫焦煤,焦炭质量得到改善,主焦煤的使用比例减少,入炉煤成本大幅降低.     

Coking properties of coal pitch in coal batch

The coking properties of coal pitch depend significantly on its fractional composition, which determines the set of structural components involved in meso-phase formation. The optimal combination of high-molecular aromatic compounds, polycyclic compounds of intermediate molecular mass, and hydrogen-donor hydroaromatic components corresponds to a ratio of pitch fractions α: β: γ = 1: 2: 2. This is typical of coal pitch with a softening temperature of 75–85°C. Such pitch is the best clinkering additive to coking batch, resulting in the production of coke of maximum strength.