准东煤灰熔融温度表征结渣特性的试验研究

针对准东煤灰熔融温度与实际结渣特性出现严重不符的问题,利用微波消解法对准东原煤和按GB/T 212-2008制得的灰（称为国标灰）进行分析,得到其金属元素含量。试验结果表明：在国标法制灰过程中,煤中的主要金属元素均有不同程度的逃逸,用金属氧化物逃逸率表征金属元素的逃逸特性,除了熔点比较低的碱金属氧化物逃逸率较高,熔点比较高的Al2O3和CaO的逃逸率也高达87.51%和58.77%,由此导致国标灰灰熔融温度升高,与煤实际的结渣特性不符。灰化温度从815 ℃降低到500 ℃后制得灰的软化温度ST为1 230 ℃,比国标法制得灰的软化温度1 330 ℃低100 ℃。与灰熔融温度相比,灰成分指标更能表征准东煤的结渣特性。     

配煤对准东煤灰烧结特性的影响

对准东煤进行不同种类和比例的配煤,利用CCD(电荷耦合元件)相机监测系统和烧结探针对混烧灰的烧结熔融特性进行实时在线监测。研究结果表明:准东煤和北塔山煤、准东煤和乌东煤都分别按照9∶1,8∶2和7∶3的质量比进行混合可以抑制灰块烧结熔融,起到较好的防结渣效果。烧结灰块的横截面具有3层颜色和烧结程度差异显著的层状结构,由内层到外层烧结程度逐渐增加,且随着配煤比例的提高,最外层的熔融物质减少。同时利用基于Matlab软件开发的GUI数字图像处理系统得到各烧结灰块的高度和面积收缩率,在烧结最终时刻纯准东煤灰块的高度和面积收缩率分别为0.125和0.225。配煤影响烧结灰块的高度和横截面积变化,且随配煤比例的提高,最终时刻灰块的高度和面积收缩率都逐渐减小。利用XRD(X射线衍射)技术分析发现,配煤的种类和比例影响矿物相的转化,但是对外层的矿物质影响较小,外层矿物相主要成分均为钙长石(CaAl₂Si₂O₈)。进行SEM(扫描电镜)分析,发现配煤后烧结灰块外层的孔结构直径有所减小,外层基质呈现出光滑且致密的结构。同时通过EDX(能量...     

不同含量熔融剂碱性氧化物对煤灰熔融特性的影响

煤炭产品燃烧时需要根据使用方式进行温度控制,以便提高煤炭燃烧效率,煤灰的熔融温度可以起到指导作用。煤灰中存在大量碱性氧化物,对其熔融温度会产生影响,可以通过改变碱性氧化物含量的方式改变熔融温度。分析碱性氧化物对煤灰熔融特性的影响机理,采用实验方式进行探究,绘制碱性氧化物含量与熔融温度变化曲线,给煤炭产品的燃烧温度控制提供参考。     

三元配煤矿物因子对煤灰熔融特性影响及熔融机理

为研究配煤中矿物组成对煤灰熔融特性的影响,选取煤灰化学组成和煤灰熔融温度差异较大的3个原煤a,b,c进行三元配煤实验,利用X射线衍射（XRD）及X射线荧光光谱法（XRF）分别测定了煤样矿物组成和煤灰化学成分,并对高温煤灰熔融机理进行研究。结果表明：引入矿物因子（MF）来表征煤样矿物组成（耐熔矿物、助熔矿物）对高温煤灰熔融特性的影响具有一定的可靠性。高温下低灰熔融温度矿物钙长石钙含量的升高与高灰熔融温度莫来石矿物含量的减少共同导致了煤灰熔融温度的降低;在煤灰流动温度左右,钙长石物相最强衍射峰强度的高低以及低温共熔物相对含量的高低与煤灰流动温度呈现一定的负相关性,石英和莫来石则相反。     

煤灰熔融特性的影响因素分析

分析弱还原环境、强还原环境等对熔融温度的影响,通过改变Si O2与Ca O等碱性氧化物含量,分析煤灰成分对熔融温度的影响。引入矿物因子表示煤灰矿物组成,实验结果显示,煤灰熔融温度随着矿物因子增大而增大,两者呈现正相关关系。     

添加剂对煤灰熔融性的影响

煤灰熔融性是制约德士古气化炉长周期安全运转的重要因素。通过研究添加煤矸石、残碳对宁东不粘煤灰熔融特性的影响来探究提高煤灰熔融温度的方法。结果表明,添加残碳可以提高煤灰熔融温度,但不同来源的残碳对煤灰熔融温度影响各异,添加残碳导致煤灰熔融温度升高的原因是有碳硅石生成;添加矸石不能有效提高煤灰熔融温度。     

降低煤灰熔融性的试验探讨

通过向煤中添加碳酸钙,降低煤灰熔融性,以拓宽高灰熔融性煤的适用范围,满足不同用户需求。     

煤灰熔融性对气化用煤的影响

以实验室所评价的气化用煤样为依据,采用添加不同助熔剂或添加不同灰融熔性的煤以改变煤灰熔融性,讨论了煤灰融熔性对液态排渣气化用煤的影响.结果表明,添加助熔剂或添加不同灰融熔性的煤可以改变煤灰熔融性,同时应根据实验确定助熔剂的种类及添加量、掺配煤种及掺配比例.     

助熔剂对煤灰熔融性影响的研究

对添加不同比例Fe2O3,CaO和MgO助熔剂的某种煤灰熔融特性及其在高温下的矿物质特性进行试验研究,用X射线衍射分析不同温度下的煤灰矿物组成变化.试验结果表明,在弱还原性气氛下,3种助熔剂均可有效降低煤灰熔融特性温度,高温下煤灰中矿物质与助熔剂发生反应,生成低温共熔物从而降低煤灰熔融温度,这与三元系统相图的验证结果一致.     

胶泥对三种高熔点煤灰熔融特性的影响因素

煤炭作为我国主要的能源,在国民经济的发展中起着重要作用,为便于工业化操作,降低高灰熔点煤的温度是非常必要的。选择了熔点较低的胶泥,按一定的配比加入三种高熔点煤（大同煤、准东煤和长平煤）中,探究胶泥对高灰熔点煤灰熔融特性的影响。结果表明,胶泥可以降低三种高熔点煤的灰熔点,但三种煤灰熔融温度降低程度与胶泥的含量不呈线性关系。胶泥对三种煤灰熔融温度降低的效果呈现：大同>准东>长平;胶泥降低灰熔点主要因为胶泥中的碱性氧化物含量高,酸性氧化物含量低,易与氧结合,相反碱性离子的离子势低,降低多聚物的聚集,从而降低了灰熔点。     

灰化温度对准东煤灰组分分析的影响

采用等离子低温灰化法和国标缓慢灰化法,在灰化终温T200,500和815℃下,分别制备了3种准东煤的灰样,使用XRF,TG-DSC和XRD分析比较了灰化温度对灰组分分析的影响。实验发现,准东煤中Al,Si,Ti等在灰化过程中基本无释放,Na/Ca/Mg在500℃时有少量释放,在815℃时大量释放。中温灰与低温灰的矿物组分相似,主要区别是低温灰中的高岭石在中温灰中转变成了偏高岭石。低温灰中仍有部分未充分氧化的有机质。而高温灰与中、低温灰相比有明显差异。准东煤灰成分分析不宜采用现有国标中的缓慢灰化方法,而应使用等离子低温灰化法或者采用灰化终温不超过500℃的缓慢灰化法。     

钠基助熔剂对灵石煤灰熔融特性温度的影响

探讨了用钠基助熔剂降低灵石煤灰熔融特性温度亦称灰熔点的作用机理,采用XRD测试技术对煤灰及其添加钠基助熔剂后在不同热处理条件下的矿物质组成进行了分析,揭示了造成灵石煤灰熔点高的主要原因,以及添加钠基助熔剂降低灰熔融特性温度的助熔机理。实验还通过向灵石煤中添加生物质,考察了利用生物质灰中钠和其它碱金属化合物降低灵石煤的灰熔融特性温度的效果。研究表明：灵石煤灰硅铝化合物含量较高,在1 100 ℃以上形成的莫来石是导致煤灰熔点较高的主要原因,添加钠基助熔剂可以破坏硅铝氧化物的网状结构形成低灰熔融特性温度的长石类化合物,使煤灰熔点得到有效降低。     

准东煤燃烧中不同形态无机元素向颗粒物的转化行为

采用逐级提取的方法对准东煤进行处理,依次制备了水洗煤、乙酸铵洗煤和盐酸洗煤,在沉降炉中开展了各煤样的颗粒物生成特性实验,以研究准东煤中不同形态无机元素向颗粒物的转化行为。燃烧温度为1 300 ℃时,模拟空气燃烧气氛。使用低压撞击器(LPI)收集燃烧生成的颗粒物,采用扫描电子显微镜和能谱(SEM-EDS)分析颗粒物的成分和形貌。研究表明,准东煤生成的颗粒物主要分布在1~10 μm,并且主要来自煤中乙酸铵溶态和盐酸溶态Ca,Mg的转化。它们大部分形成富Ca,Mg的无规则形貌颗粒,小部分形成球形的硅铝酸盐颗粒。Na在准东煤中主要以水溶态形式存在,很大一部分转化成PM1(尤其是PM0.1)。Fe在准东煤中主要以盐酸不溶态和盐酸溶态形式存在,燃烧后主要分布在PM1~10中,其中盐酸溶态Fe有较大贡献。     

助熔剂对皖北刘桥二矿煤灰熔融特性的影响

研究了钙基、镁基和铁基等3种助熔剂对皖北刘桥二矿煤（AQ）灰熔融特性的影响,在添加助熔剂前后在氢气和氮气的混合气氛下对AQ煤灰进行不同温度的热处理,对矿物组成进行了XRD分析。结果表明：导致AQ煤灰熔融温度高的主要原因是1 000 ℃以上形成的莫来石引起的;加入钙基、镁基和铁基等助熔剂均可以降低AQ煤灰的熔融温度,当钙基助熔剂的添加量达到6.2%时(以煤基计),或镁基助熔剂的添加量达到2.8%时,或铁基助熔剂的添加量达到5.6%时,均可使AQ的煤灰流动温度降到1 350 ℃以下,满足Shell气化炉的液态排渣要求;在高温下助熔剂与煤灰中其他铝硅酸盐矿物发生反应,生成低温共熔化合物,从而使煤灰熔融温度明显下降。     

气化用煤及混配煤的粘温特性研究

以枣庄烟煤、枣庄无烟煤、济宁煤、东北煤、胜利煤和准东次烟煤等为原料,测定其发热量、煤灰熔融温度及煤的粘度,并对结果进行了分析比较。分析了化学组分等对煤灰熔融性温度及粘度的影响,高温下煤灰熔融性、煤灰的粘温特性对煤气化炉的设计、稳态运行及煤种适应性评价具有十分重要的意义。     

蔚州矿区煤层显微特征对瓦斯赋存的影响

为了了解蔚州矿区各煤层瓦斯含量较低的原因,从微观角度对煤储层显微组分和孔隙特征2方面进行了定量分析。研究结果表明,蔚州矿区各主采煤层和煤类以惰质组和镜质组为主,尤其是生气潜力较小的惰质组,除1煤外含量均超过了50%;各煤层孔隙和裂隙均比较发育,孔隙的发育为瓦斯的储集提供了良好的空间,裂隙的发育为瓦斯的逸散提供了通道。分析认为,蔚州矿区各煤层瓦斯含量较低是由煤储层惰质组含量较多导致生气显微组分减少和煤层裂隙发育不利于瓦斯的保存两方面导致的。     

灵石高灰高硫煤的煤质特征及开发实践前景分析

通过对灵石矿区高灰高硫煤的煤质特征分析,概述了高灰高硫煤的物理特性和宏观岩相特性、工艺性质及炼焦用煤途径,探讨了高灰高硫煤的炼焦配煤性质及开发使用效果,阐述了扩大炼焦煤资源及精确配煤的意义。     

烟气联合脱硫脱硝活性焦再生实验研究

选取一种用无烟煤制备的活性焦进行烟气联合脱硫脱硝（SO 2 和NO）实验,对两个不同再生终温下脱硫脱硝后的样品分别进行5次循环再生实验研究。结果表明：随着循环次数的增加,550 ℃再生终温下的样品脱硫和脱硝性能均先降低后升高;450 ℃再生终温下脱硫性能稍有降低,脱硝性能增加。对再生过程进行分析发现,SO 2 脱附比较完全,达到95%以上;5次再生后的样品碳反应量达到2.77~3.08 mg/g;NO在脱硫反应器中与SO 2 形成中间产物,导致NO脱除效率提高;NH 3 存在两个脱附峰：第1个脱附峰对应温度较低,以物理吸附的NH 3脱附为主;第2个脱附峰对应温度较高,以(NH 4 ) 2 SO 4 和NH 4 HSO 4 的分解为主。     

瓦斯压力对卸荷原煤力学及渗透特性的影响

运用自主研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流试验装置,以原煤煤样作为研究对象,在不同瓦斯压力条件下对含瓦斯煤进行了固定轴向应力的卸围压瓦斯渗流试验,研究卸围压过程中瓦斯压力对煤体的力学及渗透特性的影响。研究结果表明：开始卸围压后,煤体出现明显的扩容现象,径向发生明显膨胀应变,煤体中的渗流通道张开,煤体中瓦斯的渗流速率随之加快;随着瓦斯压力的升高,解除单位围压后煤样产生的变形变大,渗流速率升高的速率也随之增大;瓦斯压力越高,煤样从开始卸围压起至破坏的时间越短,即煤体强度越低;在卸围压初始阶段,煤样变形模量变化不大,在进入屈服阶段和失稳破坏阶段后,煤样的变形模量减小的速率开始明显加快。从煤样开始卸围压至破坏之前,煤样的变形模量下降了3.71%~7.45%;煤样的泊松比逐渐增大,围压与泊松比的对应具有较为明显的幂函数关系。