煤焦气化反应及硫的析出特性分析

对来自河津、伊泰及灵石的3种煤焦与CO2和水蒸气在气化反应中的反应特性及硫的析出特性进行了研究,并对气化硫析出的2种主要产物H2S和COS进行监测分析。结果表明:在CO2气氛和水蒸气气氛中3种煤焦的气化反应性由大到小依次为伊泰煤焦、灵石煤焦、河津煤焦,且随着气化温度的升高煤焦的气化反应性增加,同时由于水蒸气要比CO2气化反应产生活性位的数量多,使得煤焦的水蒸气气化反应性高于CO2气化反应性。在CO2气化过程中,由于生成的CO气体量多,煤焦中的硫大部分以COS的形式逸出到气相中,几乎没有H2S生成;而在水蒸气气化过程中,煤焦中的硫以H2S形式逸出到气相中,没有检测到COS的生成,这主要是因为在还原剂存在的条件下煤焦中各种形态的硫都可被还原为H2S。     

右玉元堡煤煤焦-水蒸气气化规律研究

煤焦-水蒸气气化是鲁奇加压气化的重要工艺过程,水蒸气气化特性对于确定气氧比及预测水蒸气分解率具有重要意义。以右玉元堡长焰煤为研究对象,采用自制立式管式炉在800~1 100℃范围内进行了块煤煤焦水蒸气气化实验,比较了不同热解终温煤焦样品的比表面积及孔径分布特征,并利用气相色谱对不同时刻的煤气组分进行了检测。研究结果表明,煤焦内孔隙主要为2~10 nm的中孔,随热解终温的升高煤焦的比表面积降低。依据煤焦的二氧化碳反应性,以不同温度下水蒸气的还原率β作为评价煤焦-水蒸气气化反应性的指标,低温时温度对水蒸气反应性影响较大,温度由800℃升至900℃,β增大22.74%。     

配入低阶煤对制得气化焦气化特性的影响

从7种煤样中筛选出3种制焦配煤,利用高温热解实验装置在不同热解温度条件下制备3种煤焦,分析了温度对热解产物分布的影响规律,测定了煤焦的比表面积、孔体积及孔径分布特征,并揭示了煤焦孔隙特性及煤种与煤焦的CO2气化反应活性的相互关系。结果表明,随热解温度的升高,3种煤焦收率下降,同等温度条件下,配煤CY/QM制得的煤焦收率最低;在制焦终温低于1 150℃时,煤焦的比表面积及孔体积随制焦温度的提高而增大,气化活性亦随之增加,不同配煤所制得的煤焦反应性大小顺序为:CY/QMCY/QM/JMCY/GSJM;而在制焦温度达到1 150℃之后,煤焦部分孔结构坍塌,其气化活性不再明显增加,3种配煤所制得煤焦的反应性亦相差不大。     

一种褐煤煤焦水蒸气和CO2气化活性的对比研究

面向循环流化床褐煤热解-部分气化-残炭燃烧分级转化工艺,以宁夏石沟驿褐煤为原料,采用水平管式炉在700～950 ℃,以快速热解和慢速热解方式制备煤焦,考察煤焦表面形貌和结构随制焦条件的变化。利用热分析技术研究气化温度、热解温度和热解速率对煤焦水蒸气和CO2气化反应活性的影响。结果表明：煤焦气化反应速率主要受气化温度影响,受热解温度的影响相对较小;煤焦分别与水蒸气和CO2气化的活性有较大差异,差异随着气化温度的升高而减小;与煤焦的水蒸气气化相比,热解条件对煤焦的CO2气化活性影响更大;煤焦水蒸气气化和CO2气化的反应性指数之间的关系可用二次曲线进行描述,在10%～80%碳转化率范围内分布活化能存在良好的线性关系。     

升温速率及水蒸气分压改变对煤焦气化反应性的影响

用非等温热重法考察了神华煤焦、平朔煤焦及潞安煤焦的水蒸气气化反应性,分析了升温速率、水蒸气分压改变对煤焦气化反应性的影响,即水蒸气分压越大,煤焦的气化反应速率越快;随升温速率的提高,热失重曲线向高温区偏移,最大失重速率相应增大。利用最大反应速率法和半衰期法评价了所选样品的气化反应性。试验结果表明,在相同的气化反应条件下,随着变质程度的提高,煤焦的气化反应性逐渐减小,其气化反应性顺序为神华煤焦>平朔煤焦>潞安煤焦。     

配加沥青对气煤焦气化特性的影响及动力学分析

为考察煤中配加沥青制得焦炭的气化反应特性,采用程序控温炉研究不同沥青配比条件下气煤焦在1 050、1 100、1 150℃温度下与CO2的等温气化反应特性,同时采用体积模型(VM)、收缩核模型(SCM)和随机孔模型(RPM)对气煤焦气化反应动力学进行分析。结果表明:随着反应温度的升高,焦炭的气化反应性逐渐增加,而随着沥青配加比例的增加,其反应性逐渐降低,当沥青配比从3%增加至6%时,气化反应指数R大幅度降低。随机孔模型表征气化反应动力学行为效果最好,利用随机孔模型计算得沥青添加量为3%、6%、15%时,气煤焦气化反应活化能分别为50.15、57.16、75.61k J/mol,随着沥青配加量的增加,气煤焦反应性降低。     

煤焦与水蒸气及CO2共气化反应性研究

采用常压热天平实验装置,在温度为1 173～1 323 K条件下,研究了3种煤焦与水蒸气、CO₂及二者不同配比混合气体的气化特性.结果表明：气化反应温度越高,煤焦的气化反应性越好;气化剂配比中水蒸气的含量越高,煤焦的反应性越好.3种煤焦与水蒸气及CO₂共气化反应性顺序为：神东>宝一>王坡;同一气化剂配比下,3种煤焦的平均比气化速率随温度的升高而增大,同一气化温度下,3种煤焦的平均比气化速率随气化剂中水蒸气含量的增加而增大;3种煤焦在与水蒸气及CO₂混合气体共气化过程中表现出的交互作用不同.     

准东煤水蒸气/氢气常压混合气化研究

为探索准东煤的煤气化反应特性,采用固定床反应器对准东煤在水蒸气/氢气气氛下进行气化实验研究,得到准东煤在850～950 ℃下的混合气氛气化反应特性与气体释放规律。结果表明,水蒸气的引入能明显提高气化反应前期的反应速率和碳转化率,同时会抑制CH4的生成。煤的气体释放过程可以分为2个阶段:第1阶段的反应速率较快,而第2阶段的反应速率受气氛影响明显。采用拉曼光谱分析对残焦结构进行了分析,结果表明,水蒸气的引入会更彻底地将反应官能团消耗掉,同时也会加快煤焦的缩聚反应和惰性化,使气化反应性在第2阶段降低的更快。这主要是由于混合气氛导致气化反应平衡和孔内反应界面发生变化。通过调整反应气氛中不同组分的比例,可以在一定范围内调整合成气的成分。     

催化剂对煤直接液化残渣气化反应性的影响

通过对神华煤液化催化剂的XRD分析以及催化剂对残渣气化反应影响的研究,发现液化残渣催化剂的存在形态为磁硫铁矿;经过热解制焦后,催化剂残留的主要形态是磁黄铁矿。对脱除矿物质和添加液化催化剂的残渣半焦进行水蒸气和CO2气化,在水蒸气气化反应过程中,催化剂对残渣半焦的气化反应性影响不大,这主要是由于水蒸气气化反应过程中生成了较多的H2S气体,使催化剂中铁元素的催化作用受到了抑制,降低了残渣在水蒸气气化反应中的气化反应性;在CO2气化反应过程中,由于产生的含硫气体比较少,催化剂中铁元素对残渣半焦的CO2气化起到了一定的催化作用。     

3种煤焦的CO2气化反应特性及动力学模型

为探索不同煤种的气化反应特性及其动力学,以神木煤、新疆准东煤和印尼加里曼丹岛煤3种煤质差异较大的低阶煤为原料,在水平管式炉上制备了3种煤样的900 ℃快速热解煤焦,并采用热重分析仪考察了3种煤焦的非等温和等温气化特性,用分布活化能模型和随机孔模型拟合了煤焦的CO2气化反应速率与碳转化率间的关系。研究结果表明：煤焦的非等温气化反应活性和等温气化反应活性存在一定的差异,气化温度、煤种及煤灰分中的碱金属均影响气化反应活性,煤焦的等温气化反应活性为印尼加里曼丹岛煤焦的最高,神木煤焦最低,气化温度对神木煤焦的影响更显著。分布活化能模型和随机孔模型计算的活化能存在一定的关联;随机孔模型能较好地拟合煤焦气化实验数据。     

不同熄焦方式对40kg焦炉焦炭质量的影响

不同熄焦方式对焦炭的冷态强度、热态强度以及生产焦炉的工艺特点均有影响,为了更好地指导40 kg试验焦炉的生产,需对比分析水熄焦、干熄焦方式对焦炭质量的影响。选用4种不同炼焦煤和1种生产配合煤,利用40 kg级实验焦炉炼制焦炭,分别采用蒸汽熄焦与水熄焦方式对40 kg焦炉炼制的焦炭进行冷却,检测熄焦后焦炭的工业分析、机械强度及热性质等性能指标,对比分析2种熄焦方式对焦炭质量的影响,并研究2种熄焦方式下焦炭与生产干熄焦的焦炭质量关系。结果表明,相对水熄焦,蒸汽熄焦的焦炭水分较稳定(小于1%)、成焦率有所提升,改善了焦炭质量,其中1/3焦煤冷强度的改善最为明显,气煤与1/3焦煤的热性质改善最为明显,肥煤的成焦率提升最大;蒸汽熄焦与生产干熄焦的焦炭质量指标更接近,机械强度M 40一致、M 10数据高出2.5个百分点,热性质CRI数据高出8.1个百分点、CSR低出10.4个百分点。焦化企业可参照试验结果,进一步优化40 kg实验焦炉熄焦工艺及调整生产与试验焦炉的相关性。     

澳大利亚进口焦煤煤质特性与结焦特性研究

通过质量检测、煤的岩相分析、20 kg试验焦炉炼焦试验,对澳大利亚诺维茨进口焦煤和峰景进口焦煤的煤质特性及结焦特性进行了研究。研究表明,2种进口焦煤均为低灰、低硫、煤质稳定的单一煤层煤,配煤炼焦有利于焦炭质量稳定。     

配粘结剂与液化剂对炼焦配合煤质量指标影响的实验研究

 目前中国炼焦煤资源不足且价格日趋上涨,降低焦化厂生产成本并扩大炼焦煤种迫在眉睫。本文依据实际生产配煤方案选取六种配煤方案进行研究,采用添加剂替代炼焦配煤中的一种或两种强粘结性煤,从而改善配合煤的质量指标,增加弱粘结性煤用量。结果表明：当不添加瘦化剂时,随粘结剂用量的增加,配合煤灰分降低,挥发分升高,粘结指数升高,粘结剂用5%-7%时替代焦、肥两种煤结焦性能最佳;当添加4%的瘦化剂和5%的粘结剂时,能够抑制配合煤挥发分产率过快升高,且在配合煤的质量指标不变的同时,弱粘结性煤的用量可增加8%左右主焦煤和肥煤的配入比例降低6%左右。     

不同煤阶煤炭化过程中挥发分组成及微孔变化的研究

用SORPTOMATIC1990吸附仪研究了6种不同煤阶煤（包括无烟煤、贫瘦煤、焦煤、肥煤、弱黏煤、气煤）在3 ℃/min升温速率到1 000 ℃的炭化过程中孔容和孔径随温度的变化规律,并用Bio-rad FTS-165裂解红外测定了各种煤在10 ℃/min升温速率的炭化过程中挥发分的组成及各自的释放温度范围.结果表明:不同变质程度煤在裂解过程中,可挥发性芳香物生成量的大小排序为肥煤>焦煤>瘦煤>气煤,且肥煤芳环上的取代基最多,而弱黏煤和无烟煤生成可挥发性芳香物的量最少.煤阶越低,释放CO2的温度越低,生成的量越多.1 000 ℃生成焦炭的孔容大小排列为：肥煤C1>弱黏煤D1>焦煤B1>无烟煤YQ,比表面积大小排列为C1YQ,B1>D1,平均孔半径大小的排列为：D1B1>YQ>C1.在炭化过程中,C1肥煤的孔容和比表面积变化最剧烈,YQ煤变化最小.C1煤生成焦炭表面积最大为20 m2/g,其它煤成焦表面积3 m2/g.     

高灰熔点烟煤的分质利用技术研究

以河南平顶山矿区拥有气煤、肥煤、焦煤到无烟煤的多煤种为例,通过对不同煤层煤样的分析,发现主炼焦煤灰分低、结焦性好,非炼焦煤种硫分高、灰熔融性高,提出了优先生产炼焦精煤用于焦化工业,扩大中国炼焦煤资源;高硫和高灰分烟煤采用水冷壁气流床气化生产合成气;中煤、煤泥、矸石以及劣质煤,用于循环流化床燃烧发电;粉煤灰用来生产建材的煤炭分质利用路线,为煤炭清洁高效利用提供实施案例。     

显微组分对焦炭强度的影响

论文采用1/3焦煤、肥煤及焦煤为原料,对其显微组分进行了定量分析,利用40 kg小焦炉模拟捣固炼焦,检测以1/3焦煤为主的不同配煤炼焦的焦炭质量,利用多项式回归及多元回归的方法,研究入炉煤的显微组分对焦炭强度的影响。研究结果表明,结构镜质组(T)的增加,对耐磨强度产生不利影响,而随着均质镜质组(C1)、基质镜质组(C2)及惰质组(I)的增加,耐磨强度出现最低值。通过多元线性回归,得到T、C1、C2、Ⅰ组分对M40及M10的回归方程,方程表明,Ⅰ组分对M10的影响明显,而C1组分对M40产生主要影响。     

煤岩配煤在宣钢焦化厂的应用

介绍了煤岩配煤在宝钢焦化厂的应用情况,阐述了该厂利用HD型光度计进行煤岩测定,以及根据单种煤的反射率分布图拟合配合煤反射率分布图以指导炼焦配比试验,从而有效地提高了焦炭的质量。     

淮北煤的炼焦特性初步研究

介绍了淮北煤的煤质特性及其煤焦特性,该矿区是华东区最大的优质炼焦煤矿区,所产炼焦煤的品种多,既有强结焦的肥煤和焦煤,又有低硫、低灰的1/3焦煤和瘦煤,是目前华东区大中型焦化厂的主要配煤炼焦原料。     

开滦矿区强粘结性煤校核粘结指数测定的研究

以开滦矿区7种强粘结性煤为研究对象,通过改变粘结指数测试过程中待测烟煤和标准无烟煤间的配比,研究了开滦煤的校核粘结指数。结果表明,当待测烟煤和标准无烟煤的配比为0.7∶5.3时,粘结指数的区分能力较好,可有效区分开滦矿区强粘结性煤的粘结能力。     

40kg捣固小焦炉配煤试验研究与生产效果分析

在缺少主焦煤的情况下,为寻找生产二级冶金焦的最优配煤比,降低炼焦生产成本,依据炼焦配煤研究理论,通过采用40 kg捣固小焦炉,以气煤、1/3焦煤、瘦煤为原料煤进行了配煤试验研究,成功试验出生产二级冶金焦的最优配煤质量比:众维精煤25%、音西原煤15%、新兴原煤40%、榆树沟原煤20%。生产实践结果表明,采用此配煤比生产的冶金焦抗碎强度M40达到79.9%,耐磨强度M10达到8.0%,焦炭热反应性CRI为50%,反应后强度CSR为42%,吨全焦配煤成本下降143.26元,降幅达15.06%。