神木煤回转炉热解实验研究

采用回转炉热解工艺加工神木煤可得到高产率的焦油、优质的半焦和ＣＯ含量低热值高的煤气，综合加工利用效果好。     

神府煤热解前后矿物质变化的研究

为了对半焦中矿物质实现有效的分离,以便后续的高效洁净转化利用,以神府原煤及3种热解半焦为样品,采用显微镜观察、等离子体低温灰化、气相色谱红外光谱联用仪、X射线衍射等方法对原煤及半焦样品中的矿物质进行了分析,在此基础上,研究了样品中主要矿物的种类、嵌布特征,分析了它们在热解前后的主要变化。     

蔚州长焰煤低温热解实验研究

反应温度、时间是影响低阶煤低温热解半焦特性的2个关键因素,由于不同煤种低温热解的化学反应不同,2者对不同煤种热解半焦特性的影响规律不同。对蔚州长焰煤进行了低温热解实验,研究了反应温度及反应时间对热解半焦性质的影响规律。结果表明,反应温度及反应时间对C、H、O、S元素的富集以及半焦的回吸特性、发热量有着不同的影响方式,热解温度为550℃、反应时间为10~20 min时,热解所得半焦满足高炉喷吹半焦S-2、V-3等级指标。     

热解温度及气氛变化对神府煤热解产物分布的影响

为阐明煤热解过程中,温度及气氛对神府煤热解产物分布的影响规律,采用程序升温法在固定床反应器上对N2,H2,CH4,H2-CO(2∶1) 等不同气氛下神府煤的热解行为进行了研究。结果表明,随着热解温度的升高,焦油产率呈现出先增大后减小的趋势,气体和水产率不断增加、半焦产率不断减少。不同气氛对焦油产率的影响为：H2>CH4>H2-CO>N2,气氛变化对气体和半焦产率影响较小,对水产率影响较大。热解温度对焦油4组分分布影响较小,均为芳香分>饱和分>胶质>沥青质,H2,CH4,H2-CO(2∶1)比N2气氛下生成更多的饱和分。随着热解温度的升高,N2气氛下气体产物中H2含量呈不断增加趋势,CH4含量先增大后减小,CO,CO2和C2~C4烃类气体含量逐渐降低;半焦的芳碳率fa、环缩合度2(R-1)/C和平均缩合环数R呈明显增加趋势,环缩合度较原煤有较大提高。相对于N2气氛,还原性气氛下,半焦的环缩合度和平均缩合环数增加,芳香层片间的距离降低。     

神木煤与开阳煤配煤对成浆性影响的研究

针对神木煤的难成浆性,对神木煤与开阳煤配煤的成浆性进行了研究。按照烟煤成浆性难度指标D和可制浆浓度C对配煤P10、P20的成浆性进行了评价。分别以神木煤、开阳煤、配煤P10、P20为原料配制水煤浆,对成浆性和流变特性进行了分析。研究结果表明,神木煤中配入开阳煤制取水煤浆,可以降低煤浆的黏度,提高制浆浓度;神木煤中配入开阳煤制取的水煤浆,仍呈假塑性流体特性,并且煤浆的流动性较好。可以考虑在神木煤中配入10%的开阳煤,将气化煤浆的浓度提高1%。     

新生半焦对神木烟煤快速热解焦油的改质作用

煤中低温热解焦油可用于制取液体燃料或高值化学品,提高热解焦油产率和焦油品质是实现热解制油工业化的关键技术之一。半焦作为煤热解反应体系的主要中间产物之一,利用半焦改质煤热解焦油受到研究者的广泛关注。利用热解反应器落下床反应段中神木烟煤快速热解提供稳定的挥发分来源,通过调节下游移动床反应段中快速热解新生半焦(原位半焦)的停留时间,研究了稳态下半焦床层温度和半焦床层高度对煤快速热解焦油改质的影响。结果表明,相较于无半焦-挥发分作用,新生半焦明显减少了沥青质的生成,提高了焦油品质。半焦床层高度为3 cm、半焦床层温度低于610℃时,轻质焦油产率基本不变,轻质焦油中苯酚和其他芳香类含氧化合物含量降低、苯和萘类芳烃化合物含量上升。半焦床层温度高于610℃时,气相缩聚反应增强,不利于焦油品质的提升。半焦床层高度增加后,沥青质产率有所降低,轻质焦油产率基本不变。与挥发分作用后,半焦产率增大,比表面积减小。研究表明,新生半焦改质焦油利于在热解过程中原位减少重质焦油的生成,从而有效延缓或抑制后续处理过程中的结焦和设备堵塞。研究结果可对通过中低温热解进行低阶煤的分质清洁高效利用,进而实现目标产品的定向转化提...     

半焦燃烧及煤热解燃烧耦合试验研究

为了考察冷半焦、预热半焦及煤热解燃烧耦合所产半焦在循环流化床中的流态化特性和输运特性、燃烧特性及污染物原始排放特性,在循环流化床热解燃烧耦合试验台上进行了冷半焦燃烧、预热半焦燃烧及煤热解燃烧耦合试验研究。研究结果表明,3种类型半焦在燃烧炉炉膛内的流态化特性较好,0~4 mm的预热半焦和粒径0~4 mm煤热解所产半焦均能顺畅通过热解炉与燃烧炉之间的输运通道进入燃烧炉;半焦燃烧时能在燃烧炉炉膛内形成上下均匀的温度场,且随一次风率增大,温度分布更均匀;3种类型半焦的燃烬特性较好,燃烧效率都在99.68%以上;随燃烧炉温度升高,N2O排放值减少,NOx和SO2排放值增加,随二次风比例增大,NOx的排放值降低,SO2排放值升高,N2O的排放值变化不明显。     

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。     

脱矿物质对煤热解的影响

研究了５种不同变质程度煤脱矿物质对其热解的影响。煤热解在常压下、Ｎ２气氛中进行，加热速度为５℃／ｍｉｎ。脱矿物质引起褐煤热解产物析出速率的明显变化，但对较高变质程度煤几乎看不出变化。其原因在于酸处理煤中含氧官能团的变化。     

热力改性对神华煤成浆性的影响

对神华2-2煤在回转炉装置中进行了热力改性研究。结果表明,随着改性温度的升高,煤中氧含量和O/C原子比逐渐降低,煤的比表面积、总孔容、润湿热等指标在250℃存在一个极小值;热力改性能显著改善神华煤的成浆性,随着改性温度的升高,制浆浓度不断提高。     

煤在水中的润湿热与水煤浆成浆性的关系

利用SetaramC80D微热王仪测定了不同变质程度的煤在水中的润湿热，研究了煤的润湿热与煤的水分、氧含量以及与水煤浆成浆性之间的关系。试验表明，煤和水的作用为放热反应，煤阶越高，含氧量越少，润湿热越小，水煤浆的成装性越好。成浆性与润湿热有较好的对应关系。     

配煤对正宁煤成浆性能的影响

在分析正宁煤煤质特性的基础上,考察了添加剂用量、粒度级配等对其制备水煤浆的影响。试验结果表明:当添加剂用量为0.8%,细煤粉比例为60%~70%时,所制备的水煤浆的质量分数为64.3%,此时水煤浆粘度为1 000 m Pa·s,符合工业水煤浆制备标准。配煤试验表明,该煤与环县煤的配比为3∶7时,所制煤浆的质量分数达到68%,较正宁煤单独制浆提高了近4个百分点,所制备的水煤浆72 h的析水率为10.2%。     

煤热解影响因素分析研究

对煤热解的影响因素进行了分析,说明了各影响因素的内容与具体作用后对煤热解作用的机理与作用的结果,为煤热解技术的发展以及将来的煤炭地下热解工业性试验提供一定的理论基础指导。     

不同水热解条件下煤结构变化的实验研究

利用高压反应釜,在不同温度、气氛和停留时间条件下,对白音华褐煤进行水热处理,对于处理后的煤进行元素分析,并研究改性后煤中含氧官能团含量的变化规律。水热处理后的煤样碳含量增高,氧含量降低,O/C比降低,煤化程度增高;煤表面含氧官能团的含量随水热处理温度的升高而减少,随煤化程度的增高而减少。     

升温速率对煤热解特性的影响

利用热重分析仪对煤样分解特性进行了研究,探讨了升温速率对煤热解失重过程的影响,得出煤的热解过程可以分为3个阶段,本次试验褐煤的热解温度主要在300℃～500℃.升温速率对热解参数均有一定的影响.     

内热式滚动床对神木长焰煤热解提油性能的研究

研究了神木长焰煤在内热式滚动床内的热解性能。实验表明,滚动床内的轴向温度分布有利于低阶煤的热解提油。在加热燃气低热值为17 890 kJ/m³,热解温度为650 ℃时,原料煤的热解焦油产率达到8.52%,为葛金焦油产率的75.59%。随热解温度的增加,焦油中脂肪族和芳香族含量有所提高,而极性化合物含量有所降低。在热解温度650 ℃时,脂肪族和芳香族含量分别为22.6%和39.5%,极性物含量为32.7%。     

煤热解特性及热解动力学的研究

采用热天平对不同煤种在同一升温速率下的热解特性进行了试验研究,同时对其热解动力学特性进行了分析。试验结果表明,煤的热解过程主要分为干燥脱气阶段、主要热分解阶段和二次脱气3个阶段。在热重试验的基础上,用Doyle积分法求取动力学参数的处理方法获得了有关煤热解反应的动力学参数。     

粒度级配对补连塔低阶煤成浆性的影响

粒度级配是影响水煤浆成浆性的关键因素。为了提高补连塔低阶煤水煤浆成浆性,采用粗、细煤粉单独成浆和不同粒度级配煤粉成浆实验,研究粒度级配对补连塔低阶煤水煤浆的成浆性影响。说明合理的粒度级配降低了水煤浆的表观黏度,极大提高了水煤浆的稳定性和流动性。     

新疆和丰煤分段热解过程中产物组成的演变规律

采用热重分析仪和固定床反应器,对典型新疆煤(和丰煤)的单段热解(定义为过程1)和不同温度停留的分段热解过程进行了较详细研究。结果发现不同热解过程的煤样总失重率差异较小。不同温度段停留时均导致焦油产率下降和气体产率增加。与仅在350℃停留30 min(过程2)相比,继续于450℃(过程3)停留使得焦油产率进一步下降15.42%,且此温度区间的H_2生成量仅为1.94 mL/g,较过程2降低94.47%,而450~600℃的气体产率占过程3总产率的60.87%,其中H_2,CH_4和C_2-C_4产率分别占各自总产率的95.02%,77.27%和66.08%,说明450~600℃以产气为主。不同温度段获得的半焦的红外分析发现350℃的半焦中官能团变化较小;而450℃的半焦中大部分官能团的振动峰几乎消失。模拟蒸馏和核磁结果表明,不同温度段停留均使得焦油中沥青质分率下降,焦油品质提升,焦油的芳香度降低,且两段停留段停留所得焦油的芳香度最低。通过上述研究,可以对新疆低阶煤的分级分质转化利用提供理论基础。     

提高低变质程度煤成浆性能的研究

对4种低变质度煤与淮南煤、淮化的旧气化系统废料无烟煤末、焦粉进行了配制浆研究，不同煤配煤制浆结果有较大的差异，添加剂对配煤制浆同样具有选择性。利用配煤技术可以有效的降低淮南煤的灰熔融性温度。