煤粉孔隙分形结构对水煤浆性质的影响规律

用分形理论能描述具有强烈非线性特征的煤粉孔隙结构,利用氮吸附仪分析得到10种煤样的孔隙分形维数为2.572~2.722,利用Haake黏度计测量水煤浆黏度,讨论了孔隙分形、水分、氧量和可磨性指数等对水煤浆性质的影响规律,得到相关的拟合经验公式。当分形维数由2.61增大到2.643和2.698时,不同煤粉制得水煤浆的最高浓度由70.8%降低到69.2%和62.4%,而相应在剪切速率20 s-1时表观黏度则由879 mPa×s升高到1 900和2 006 mPa×s。说明随着不同煤粉的孔隙分形维数增加,比表面积和孔容积增大,导致水煤浆黏度升高和浓度降低,对成浆特性造成不利影响;而随着煤粉内在水分增加、氧量增加和可磨性指数减小,煤粉的成浆特性变差。     

热解温度对褐煤半焦成浆特性影响的实验研究

采用低温热解法(450-650℃)对褐煤进行改性处理,研究热解终温对褐煤半焦成浆特性的影响,并从煤质特性和微观孔隙结构的角度对成浆性改变的原因进行了分析,选用Herschel-Bulkley模型对浆体流变特性进行拟合分析,直观地显示了水煤浆流变特性随浆体浓度和热解终温的变化情况.实验结果表明:低温热解有效地提高了褐煤的成浆性能,褐煤水煤浆的最大成浆浓度由改性前的44.31%,最大可升至66.78%,热解终温越高,定黏浓度越大.在表观黏度相近的情况下,热解终温越高,半焦水煤浆的稳定性越好.低温热解能有效脱除褐煤中的水分,促进含氧基团的分解,提高煤阶.热解后,煤的孔隙结构发生变化,热解终温升高,孔比表面积和孔容积减小.     

西南地区水煤浆气化煤种与添加剂的评选

对西南地区4个用于水煤浆气化的备选煤种和添加剂进行了评选。广安煤、黄桷庄煤由于灰分高、热值低而不适合水煤浆气化。桐梓煤和恒远煤的成浆特性试验表明:桐梓煤的适用添加剂是HNF和FP,当HNF的用量为0.3%～0.4%时,煤浆浓度可达到66.31%,表观黏度低至652 mPa.s;恒远煤的适用添加剂是HNF,当其用量为0.5%～0.6%时,最高煤浆浓度为60.93%,表观黏度为394 mPa.s。     

棉籽黑液制备水煤浆的燃料特性分析

用棉籽黑液与黄陵煤粉配制水煤浆燃料具有明显的节能减排效益,利用黏度计和热天平等研究了黑液水煤浆的微观理化特征和成浆燃烧机制。发现棉籽黑液比去离子水更有利于制备高浓度和低黏度的水煤浆,当表观黏度为1000 mPa.s时的最大成浆浓度为63.7%,原因是棉籽黑液中富含的棉籽木质素和有机酸盐等具有表面活性剂功能。当棉籽黑液中固体生物质含量增加时,棉籽黑液的表面张力逐渐降低,使黑液水煤浆的最大成浆浓度进一步提高。黑液水煤浆的着火温度和活化能明显低于煤粉,这是由于水分析出导致煤粉内部产生大量孔隙,并且煤粉表面粘结了许多棉籽生物质促进焦炭着火燃烧。     

分散剂对煤表面特性及成浆性作用机理研究

以亚甲基萘磺酸钠为分散剂,研究了锡盟褐煤、大同烟煤和平顶山烟煤对分散剂的吸附特性,加入分散剂后煤的接触角和Zeta电位的变化规律,以及不同分散剂质量分数下煤的定黏成浆浓度,分析了煤表面特性与成浆性的关系。实验结果表明:煤的饱和吸附量与煤阶相关,随着煤变质程度的升高吸附量增大;分散剂的加入提高了变质程度较低的锡盟褐煤的接触角,而降低了变质程度较高的大同烟煤和平顶山烟煤的接触角;Zeta电位绝对值随着分散剂质量分数的增大先增大,再趋于平衡;锡盟褐煤定黏成浆浓度较低,约为53.5%,而大同烟煤和平顶山烟煤定黏成浆浓度较高,其中大同烟煤约为60%,平顶山烟煤接近68%,说明定黏成浆浓度与煤质特性关系较大;分散剂通过改变煤表面特性而显著改善煤的成浆特性;当制浆分散剂质量分数比饱和吸附量高约10%时,煤浆接近最大定黏成浆浓度。     

配煤对水煤浆性质的影响

通过对石港、小屯、兖州、黄陵4种煤进行单煤制浆及不同比例2种煤的配煤制浆实验,研究配煤制浆对水煤浆的成浆性、流变性及稳定性的影响。单煤的成浆性研究表明:不同煤种成浆浓度有差异,氧碳比低的煤种成浆性较好,最大成浆浓度较高;水煤浆在一定浓度范围内具有剪切变稀的非牛顿流体特性,且浓度越高剪切变稀特性越明显。配煤制浆中,由于煤种间的相互作用效果不同,同一种煤与不同的煤分别相配,以及配比的不同,对水煤浆的流变性及稳定性影响不同;配煤制浆对浆体的成浆性影响具有明显的非线性特点,实验中配煤制浆的实际成浆浓度和线性加权平均得到的最大成浆浓度间最大相差1.82个百分点。稳定性试验表明,在正常的水煤浆浓度下,无论是单煤还是配煤制取的水煤浆,20天后析水率都比较合理,在15%以下。不同的煤种配煤制浆后对稳定性有不同的影响。     

褐煤与石油焦的共成浆特性及机理

以阴离子表面活性剂亚甲基萘磺酸钠-苯乙烯磺酸钠-马来酸钠作为分散剂,分别对2种褐煤与1种石油焦的共成浆性进行实验研究,考察褐煤焦浆表面特性与成浆特性的内在关系。结果表明:随着煤焦比的增加,浆体表面张力变大,成浆浓度降低,表面张力与成浆性之间存在定性关系,降低表面张力有利于成浆浓度的提高;褐煤的加入使水焦浆由胀流性流体转变为假塑性流体,且煤焦比越大,浆体的假塑性特征越强;随着煤焦比的增加,浆体Zeta电位绝对值增加,颗粒表面荷电量增大,浆体稳定性提高;当煤焦比为2∶3时,可获得成浆浓度高于60%、析水率低于5%的假塑性浆体燃料。     

浓度对水煤浆壁面滑移和流变特性的影响

在中试规模水煤浆输送试验装置上,采用直径25、32、40和50 mm的直管系统地考察了浓度对水煤浆壁面滑移流动特性的影响。联合采用经典Mooney滑移修正方法和Tikhonov 正则化数值计算方法,确定了水煤浆的真实流变特性和壁面滑移特性。结果表明,在低浓度区,滑移速度随浓度增加而增加;在高浓度区,滑移速度随浓度增加而降低。管内流动存在临界剪切应力,只有壁面剪切应力高于临界剪切应力时才产生壁面滑移现象;临界剪切应力和屈服应力随浓度增加有相同的变化趋势,2者相对大小不同,导致滑移贡献率随壁面剪切应力的变化呈现2种相反的趋势。浓度越高,真实剪切粘度越大,非牛顿流体特性越显著。     

再燃区水煤浆脱硝反应特性的试验研究

为了解水煤浆的再燃脱硝特性，于固定床反应器上，模拟再燃区反应环境，利用组成为O2=4%，CO2=16%，NOx= 400 mL/m3，平衡气Ar的模拟烟气，在反应温度900~1200℃，过量空气系数在0.7~1.1的范围内，研究了水煤浆的再燃脱硝表现和影响因素。试验发现，水煤浆的再燃脱硝能力是煤粉和水综合作用的结果；其脱硝效果与成浆煤种相关，随再燃区过量空气系数的增加而减弱，与再燃区温度成正比，与成浆煤粉粒径和煤浆浓度成反比。试验获得的最高水煤浆脱硝率为64%。优良的脱硝特性揭示水煤浆是一种优质的再燃燃料，具有广阔的再燃应用前景。     

高流速含沙浑水体流变特性试验研究

加速行进中的洪水具有高含沙、高流速和粗粒径的特点,而针对洪水的流变特性研究关注点多为高含沙量,忽略了高流速即高剪切速率的特点。以黄河下游泥沙为研究对象,系统地研究了高流速剪切条件下含沙量、剪切模式、温度和盐度对流变特性的影响。结果表明,在高流速剪切条件下（剪切速率≥ 1200 s-1,对应线性流速为3.6 m/s）,含沙量在106.64 ~ 957.83 kg/m3范围内的浑水体符合牛顿流体的应力本构关系,不存在屈服应力,表观黏度与含沙量呈指数关系。温度降低并未改变浑水体的流变特性,但会使其表观黏度增加,且温度越低黏度增幅越大,浑水体黏度增大梯度约为等温度清水的数倍至十几倍。盐度变化对该测试浑水体的表观黏度和流变特性影响甚微,可忽略不计。本研究结果可为高流速水流挟沙和远距离输沙研究提供理论参考。     

神东低阶煤表面改性的机理研究

利用4种化学物质对神东低阶煤进行表面改性,研究4种化学物质对神东低阶煤成浆特性的影响。Zeta电位测量试验证实4种化学物质对神东低阶煤粉颗粒表面进行覆盖,阻碍了神东低阶煤粉颗粒表面的亲水基团与水结合。同时证实4种化学物质对神东低阶煤粉颗粒与水煤浆添加剂的结合也有促进作用。综合试验结果表明,经过表面处理后的神东低阶煤水煤浆的最大成浆浓度符合制浆浓度的要求,并且高于未处理过的神东低阶煤水煤浆。     

利用煤焦油改善上湾煤成浆性的研究

上湾煤表面含氧基团较多,亲水性强,对成浆不利.利用煤焦油对上湾煤进行改性,即在上湾煤磨制过程中加入一定量的煤焦油,使得疏水的煤焦油对上湾煤表面富含亲水性基团的部分进行覆盖.通过接触角试验发现,经过改性的上湾煤表面疏水性显著提高,在一定浓度下表观黏度下降,最大成浆浓度达到62%以上.     

基于热重分析法的烟煤掺烧褐煤特性研究

针对电厂掺烧褐煤缺乏相关理论指导的技术需求,采用热重分析方法系统考察了包煤、准煤和褐煤的单独燃烧特性,并将两种烟煤分别以10%、30%、50%和70%的比例在相同条件下与褐煤混合燃烧,根据各燃料燃烧特征参数计算了单一煤种及其不同掺混比例的着火指数、燃尽指数和综合燃烧指数。结果表明,褐煤最易着火和燃尽;包煤着火特性较好,但在550~660℃范围内出现难燃峰致使燃尽特性变差;准煤的着火特性最差,燃尽特性略优于包煤;将包煤和准煤与褐煤掺混后燃烧特性有所改善,各燃烧特征温度降低,且综合燃烧指数随褐煤掺烧比例的增加而增加。建议在电厂实际应用时,褐煤的掺烧比例控制在30%-50%之间。     

微波脱水改性对我国典型褐煤热解特性的影响

选取了我国主要褐煤产区不同变质程度的3种典型褐煤用微波进行了脱水改性处理,采用热重–红外联用仪着重研究了改性前后褐煤热解特性的变化。结果表明,经过微波处理后,褐煤中的水分大幅度下降,固定碳和热值上升,颗粒断裂和收缩,褐煤煤阶上升。改性褐煤热稳定性增强,热解曲线向高温区和烟煤方向移动,热解开始温度、失重峰温和结束温度升高,最大和平均失重速率及最终失重量降低,热解综合特征参数下降,活化能上升,热解活性变差。热解产物中的CO2、CO和甲酸等小分子活性物质在改性后的析出量减少,CH4和稳定的芳香类物质对二甲苯、苯酚的析出量增加,表明褐煤在改性后不稳定的结构发生分解和转变,稳定相组分增加。     

水煤浆挥发分再燃对NO还原的影响

为了解水煤浆再燃过程中均相还原反应效果的影响因素,在固定床反应器上,利用合成烟气模拟再燃区环境,对不同煤种的水煤浆,在不同的浓度、再燃区温度、氧气浓度、颗粒粒径对挥发分再燃效果的影响进行了研究。实验结果显示：挥发分的再燃效果随着水煤浆浓度的降低而升高,随着煤阶的降低而增加。另外,挥发分含量相同,含氮量高的再燃效果要好一些。再燃区反应温度的升高有益于水煤浆挥发分的释放以及再燃反应。挥发分作为再燃燃料时,再燃区烟气含氧量的影响最大,再燃效果随含氧量的增加而降低。制浆原煤粒径的大小对挥发分再燃的效果有所影响,随粒径的减少再燃效果略有增加。     

溶胀预处理煤气化特性及动力学研究

采用热重分析对以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂溶胀预处理的煤气化特性进行研究,考察了溶胀预处理温度、溶胀预处理时间及超声作用时间对褐煤气化特性的影响,同时研究了不同煤种溶胀预处理后的气化反应特性,并采用一级反应模型对其相应表观动力学参数进行了计算。结果表明:溶胀预处理后煤气化失重率提高,除贫煤外,烟煤、褐煤经溶胀预处理后其气化过程从两阶段失重变为三阶段失重,溶胀预处理有利于缩短反应时间;随着溶胀温度升高和超声作用时间增加,溶胀褐煤的气化失重率下降,溶胀预处理时间对褐煤最终失重率、反应速率影响较小;经过溶胀预处理,褐煤失重率提高幅度最大,贫煤次之,烟煤最小。     

污泥焦浆的表面特性及对成浆特性的影响

采用阴离子表面活性剂亚甲基萘磺酸钠–苯乙烯磺酸钠–马来酸钠作为分散剂,分别对城市污泥改性前后与石油焦的共成浆特性进行了实验研究,考察了污泥焦浆表面特性与成浆特性的内在关系。结果表明:随着污泥添加比例的增加,浆体表面张力变大,成浆浓度降低,同时浆体Zeta电位呈负向上升趋势,颗粒表面荷电量增大,浆体稳定性提高;污泥的加入使水焦浆由胀流性流体转变为假塑性流体,且污泥添加比例越大,假塑性特征越强;使用NaOH或CaO将污泥改性后,浆体表面张力和Zeta电位均有所降低,成浆浓度提高,稳定性下降,假塑性特征变弱,且CaO的改性效果较NaOH明显;浆体的假塑性与成浆性负相关,与稳定性正相关。     

温度对高压电缆绝缘低密度聚乙烯基料黏度特性的影响

高压电缆绝缘料挤出加工过程对高压电缆质量至关重要,电缆绝缘低密度聚乙烯基料的黏度特性及其温度稳定性决定了电缆绝缘料的挤出加工特性。本文选取了3种不同牌号的电缆绝缘料,进行醇洗得到低密度聚乙烯基料,采用凝胶渗透色谱仪测试低密度聚乙烯基料的分子链结构,使用旋转流变仪测试不同温度下（120～150℃）低密度聚乙烯基料的黏度特性。结果表明：随着温度的升高,低密度聚乙烯基料的剪切变稀行为愈发明显,复数黏度及零剪切黏度受重均分子量及其分布的影响;粘流活化能随剪切速率的增大而减小,在剪切速率为0.01～100 rad/s内,其值在低频区为20～30 kJ/mol,在高频区为9～16 kJ/mol,与支化度、重均分子量及其分布的协同作用密切相关。     

煤的快速热解动力学研究

煤的快速加热条件下的热解研究对煤气化反应过程以及气化炉的运行有着重要的意义。试验采用TGA/SDTA 851型热天平对不同煤种、不同升温速率、不同灰煤比下的煤快速热解特性进行研究，同时对3种气氛下煤的动力特性进行分析。研究发现：随着升温速率的增加，最大失重速率也有所提高；随着煤的变质程度提高，热解最大失重速率有所降低；随着灰/煤比的增加，失重速率先升后降。说明存在一个最佳的灰/煤比，使得失重速率达到最大值；在N2、、O2、CO2 3种气氛下，CO2气氛下的气化反应进行的温度要高于N2气氛下的热解和O2气氛下的燃烧温度，气化与燃烧相比，气化反应进行的剧烈程度远远小于燃烧。文中也根据Coast-Redfern积分方法得出了煤热解的表观动力学参数。     

中间相炭微球(MCMB)水基浆料的流变性

研究了固相含量、混合方式、分散剂种类及加入量、粉料加入方式及除气处理方式等因素对中间相炭微球(MCMB)水基浆料黏度和稳定性的影响.结果表明:浆料黏度随固相含量的增加而增加;球磨比搅拌有利于降低浆料黏度并提高稳定性;Darvan-821A分散剂的分散效果比Tween80好;球磨浆料的最大固相含量为60.06%,而搅拌浆料为53.00%;循环水真空泵比旋片式真空泵有利于浆料的低黏度和稳定.