3种煤的气化反应动力学研究

采用热重分析仪,考察了3种典型煤种的气化反应特性;利用缩核芯模型,模拟了3种煤的气化过程,并对拟合结果进行了分析。结果表明:随气化温度的升高,3种煤的气化反应性均增加;3种煤的气化反应性大小次序为无烟煤<烟煤<褐煤;3种煤的气化反应活化能分别为褐煤124.9 k J/mol、烟煤154.3 k J/mol、无烟煤100.7 k J/mol;缩核芯模型适用于褐煤和烟煤的气化,但不适用于无烟煤。     

N_2热解气氛中煤种对C元素迁移规律的影响

为提供煤炭地下气化物料平衡模型气化阶段中参与反应的碳量的计算方法,对大雁褐煤、协庄烟煤和昔阳无烟煤在N2气氛中进行慢速热解实验,研究了煤种对C元素迁移规律的影响。结果表明,热解过程中C元素迁移规律与煤的变质程度有关,对于无烟煤,原煤中的C元素向气化阶段的纯碳中的迁移比例a(C,气化纯碳)远远大于褐煤和烟煤,保持在93.19%左右,后者均为78%,而C元素向其他热解产物的迁移比例均在0%~1%之间;对于褐煤和烟煤,a(C,焦油)在600℃时均达到最大,分别为10.36%和14.53%;烟煤中a(C,CH4)和a(C,C2H4)均大于褐煤,与原煤挥发分含量有关;褐煤中a(C,CO)和a(C,CO2)均大于烟煤,与原煤含氧量有关;烟煤中N和S的赋存稳定性较高,使烟煤中a(C,COS)小于褐煤,而且烟煤中a(C,HCN)增长速率逐渐减小。     

进口煤煤种快速鉴别及褐煤污染行为分析

对3种进口煤进行了X-衍射、扫描电镜及红外光谱分析。X-衍射研究表明三种煤物相差异较大,扫描电镜显示褐煤颗粒紧密程度比烟煤和无烟煤大。红外光谱图表明,与褐煤和烟煤相比,无烟煤透光率相对较低,褐煤脂肪烃与芳烃含量比值I_1,含氧量与芳烃含量比值I_2明显高于无烟煤、烟煤。200℃下,褐煤释放污染性气体和小颗粒,500℃裂解和燃烧完成。     

煤化程度与高压电选关系的研究

 本文通过对不同煤化程度煤的介电性质的研究，指出不同煤化程度煤的介电常数有较大差异，中变质程度烟煤介电常数较小，而低变质程度的褐煤和高变质程度的无烟煤介电常数较大。在电选机上分选实验结果表明，电选对中变质程度的烟煤有较好的分选效果，可以有效脱除煤中粘土矿和黄铁矿等有害杂质，对煤炭产品深加工具有重要意义。     

褐煤的高温气化反应特性研究

采用下落式固定床,在1 000℃～1 500℃内,详细探究了褐煤的高温气化反应性,对比分析了原煤和煤焦的气化反应性差异。实验结果表明:褐煤的气化反应性随气化温度的升高而增加,在高温下增加的幅度有所减小;煤的气化反应速率随碳转化率的增加,呈先增大后减小的趋势,在碳转化率10%～30%时达到最大值;在相同气化条件下,原煤的气化速率最大是煤焦的近5倍。     

尘肺与煤变质程度的关系

文中对国内煤矿工人尘肺发病情况及煤层围岩与不同煤的牌号的煤尘的致病作用进行了分析认为,煤的地质年代越长、变质程度越高,煤尘对人的危害性越大。开采无烟煤的矿井尘肺发病率大于烟煤矿井,烟煤高于褐煤。     

微波辅助气流床煤气化工艺研究

为寻求一种对煤种及汽氧比无任何特殊要求的煤气化工艺,采用微波为辅助热源,以吸波剂为传热介质,以低温低压饱和水蒸气为单一气化剂对无烟煤、烟煤、褐煤进行气流床煤气化。结果表明,在正交试验的最佳工艺条件下,以流量为2.2 L/s、158.7℃饱和水蒸气为气化剂,800 W微波功率下,75 g无烟煤与MnO_2基吸波剂以质量配比3∶1混匀后在直径10 mm反应器中的稳定气流床气化温度为1 966℃,完全气化时间为10.7 s,单位质量煤气化微波能耗仅为114.2 kJ/kg,所制水煤气中CO和H_2的含量为94.1%。当稳定气化温度为1 742℃时,所制水煤气中CO_2体积分数仅为0.8%,本工艺的高温环境对变换反应进行了有效抑制。无烟煤、烟煤、褐煤所制水煤气组成随煤与吸波剂配比变化曲线均按CO、CO_2、N__2、H_2、O_2、CH_4的顺序顺时针旋转,小管径反应器具有更快的气化速度及更低的能耗。     

CaO对褐煤和无烟煤热解产物分布及煤焦结构的影响

为研究CaO对不同变质程度煤在催化热解过程中的作用规律,以锡林郭勒褐煤和宁夏石嘴山无烟煤为研究对象,利用实验室小型固定床反应器,研究了CaO对褐煤和无烟煤热解特性及煤焦结构的影响,运用X射线衍射(XRD)及傅里叶红外光谱(FT-IR)对比研究了不同温度下褐煤、无烟煤添加CaO前后热解半焦微晶结构以及脂肪结构、芳构化、富氧程度等红外结构参数的变化规律。试验结果表明:在900℃时,添加质量分数2%Ca O的褐煤煤样H2累积产率最大,达39.11 m L/g;添加CaO后煤样在高温热解阶段生成CO的累积产率大于未添加CaO煤样的量。与加入CaO相比,温度对芳香层片间距和芳香层片直径影响更大;热解温度为900℃时,随着CaO的加入,褐煤半焦芳香层片堆积高度和晶层数逐渐增大;而对于无烟煤半焦来说,则与之相反;加入CaO的褐煤和无烟煤热解半焦的微晶结构偏离石墨化程度大于未加入Ca O的热解半焦。褐煤半焦的脂肪结构、芳构化、富氧程度等红外结构参数普遍高于无烟煤半焦。高温时,缩合反应程度增大,CaO促进半焦的转化率提高,导致芳构化参数变大;原煤中C O基团很少,高温下通过CaO促进芳环裂解和CO2反应生成C=O基团,进而导致半焦中富氧程度呈升高趋势。     

基于热重分析的煤真实氧吸附量研究

氧在煤体上的吸附和蓄积是煤自燃的起始阶段和必要条件,对煤吸附氧的研究是煤自燃灾害预防的基础。选取我国不同变质程度的典型煤样,基于热重分析(TGA)开展煤吸附氧的研究,考察煤阶、粒度、氧气浓度等对煤吸附氧过程及氧吸附量的影响。为消除煤中水分对热重分析时氧吸附量的影响,研究中提出“真实氧吸附量”指标。结果表明,1号无烟煤、2号烟煤、3号褐煤的真实氧吸附量分别为3.4%、4.4%、8.2%,即随煤阶变化,煤的真实氧吸附量依次排序为：3号褐煤>2号烟煤>1号无烟煤;随着粒度的增加,中、低阶煤样的煤真实氧吸附量先增大后减小,而无烟煤的氧吸附量变化不明显;当氧气体积分数低于21%时,随氧气浓度增加,煤真实氧吸附量先增大后减小,且无烟煤的最大真实氧吸附量在5%左右、烟煤和褐煤都在10%左右。煤的“真实氧吸附量”指标能显著区分煤样氧吸附量的差异,真实反映煤样吸附氧的规律。     

低温氧化对煤TG-DSC曲线的影响研究

采用综合热分析仪研究了褐煤、烟煤和无烟煤的低温氧化对TG-DSC曲线的影响。研究结果表明:在煤氧化热解的过程中,褐煤和烟煤均能吸附氧并与氧反应;在吸氧增重阶段,褐煤和无烟煤的质量降低,烟煤的质量增加;与原样相比,煤氧化样的燃点降低;在失水减重阶段,烟煤失去水分质量至最低点时其温度升高。