微波场中低变质煤快速热解特性研究

微波加热条件下对2种低变质煤进行热解实验研究。研究了微波功率、微波时间、煤样粒径对煤的热解的影响,结果表明:微波功率800 W及微波时间30 min时,2种煤微波热解热解油的收率分别为15.45%和14.10%,2种煤的煤气中氢气含量均在40%以上。     

变质煤催化剂NiO/γ-Al_2O_3的制备及对煤微波热解的影响研究

介绍热解催化剂NiO/γ-Al2O3的制备过程,分析不同蔗糖用量对催化剂的影响。阐述煤的催化热解机理,利用催化剂进行变质煤微波热解实验,实验结果显示催化剂对煤炭热解产物都有明显影响,通过调整实验条件可以获得更加理想的热解产物,有助于提高煤炭热解效率,降低企业成本。     

低变质烟煤热解试验探讨

概述了用ｋｇ级热解装置对东胜、府谷、灵武、大同煤进行低、中、高温热解试验的结果，分析了热解产物的特性，指出低变质烟煤焦炭用作铁合金焦的可能性。     

低变质煤CO来源及防控技术研究

为了研究低变质煤CO来源,降低煤层自然发火风险;以大南湖一矿3^#煤层为研究对象,通过程序升温实验、实验模拟及现场观测等手段,研究3^#煤层CO赋存、开采及割煤中CO产生规律及回风隅角CO来源占比等规律。结果表明：煤在无氧下粉碎,煤分子共价键断裂生成的大量官能团、自由基相互作用产生极少量CO;煤在有氧下粉碎,产生大量CO,随煤样比表面积增大,CO体积分数随之增加并最终趋于稳定;采煤机割煤中产生高温使煤体发生氧化产生CO体积分数为(30～50)×10^-6;回风隅角CO来源于采空区的CO体积分数占回风隅角CO总体积分数的28%,70%以上的CO来源于生产时期后溜破碎煤体氧化。根据低变质煤CO来源,采取了有针对性的架后喷洒CO复合抑制剂、采空区压注冷氮及漏风封堵等综合防控措施,使回风隅角及回风流CO体积分数大幅降低。     

低变质黏结性煤低温空气氧化降黏与热解

采用固定床反应器研究了低温空气氧化对低变质黏结性煤降黏与热解行为的影响。 结果 表明,随预处理温度的升高,低变质黏结性煤的黏结性能不断降低,在 250 °C 预处理 40 min 低变质 黏结性煤的黏结指数由 12 下降到了 5;与活性气氛(空气气氛)相比,发现只有在惰性气氛(氮气气 氛和氩气气氛)下低变质黏结性煤的黏结性能才能表现出来,其黏结指数保持不变(约为 12);预处 理煤样的固定碳、C / H 物质的量比、Aar / Aal 以及 FC / V 不断增加,分别相对增加了 9.46%,22.38%, 67.39%以及 39.66%,表明其煤化程度不断增加以及燃烧特性不断增强;预处理煤样、热解焦油以及 热解煤气中的含氧化合物含量先增加后降低,最大值分别为 9.78%,51.64%以及 38.51 mL / g;热解 焦油中 5 环类化合物产率由 2.28%降至 0,同时发现轻油产率不断增加,相对增加了 141.46%,沥青 产率不断下降,相对降低了 15.33%;热解煤气中 CO2 产率相对下降了 29.55%,表明对煤样进行预 处理有利于提升热解焦油和热解煤气的品质;预处理煤样挥发分析出存在一个阻碍释放与促进释 放的动态平衡;随预氧化处理温度的升高热解半焦团聚程度降低,半焦结块率降低,验证了预处理 降黏的效果。     

陕西低变质煤制取铁合金焦试验研究

用ｋｇ级ＴＭＧ－－热解炉对陕西省西域沟，黄陵车村、横山、旬邑百子沟以及大同等五种煤样，在同一温度下的热解试验，并根据试验炼成焦炭的特征，论述了作为铁合金焦的可行性。     

低变质煤种CO吸收剂优选试验研究

低变质煤炭资源在我国储量丰富,其开采时存在未发现自然发火征兆但工作面回风隅角等区段CO体积分数超过0.002 4%的超限现象,威胁矿井的安全生产。选择氯化亚铜(CuCl)、溴化亚铜(CuBr)、氯化银(AgCl)、硝酸银(AgNO3)、氯化铜(CuCl_2)5种材料做为CO吸收剂材料,设计了CO吸收剂吸收CO实验,开展了单一吸收剂溶液、多种吸收剂复配溶液对CO吸收实验。结果表明:CuCl、CuBr、AgCl、AgNO_3对CO均有强度不同的吸收作用,CuCl单一溶液吸收效果最好,CuCl_2对CO无吸收作用;含有CuCl的复配溶液与CuCl单一溶液对CO吸收效果相差不大,且当其溶液内CuCl过量时吸收效果更佳。     

低变质煤种煤自燃过程中生成CO的氧化中间官能团分析

CO气体作为伴随煤自燃氧化整个过程的标志气体,对煤自燃发火的预报具有非常重要的作用,但低变质煤种正常条件就可大量生成CO气体,干扰了低变质煤层开采区域矿井煤自燃的预报工作。通过采集内蒙古平庄古山矿、神东矿区补连塔煤矿,陕西神木矿区大柳塔煤矿,宁夏灵武矿区枣泉矿,新疆大南湖矿区大南湖一矿5个典型矿井的煤样,经隔氧破碎处理后,利用隔氧程序升温和傅里叶光干涉实验,研究了5个矿区煤样隔氧升温过程中的CO产生规律;分析了有无隔氧升温过程煤样煤分子上的活性官能团种类;认为煤分子上的羰基(C=O)、羧基(-COOH)、醚(-O-CH3)等含碳氧基团是常温下低变质煤种CO气体的产生与有直接关系,即这些含碳-氧基团为低变质煤种常温下生成CO的氧化中间官能团。     

窑街煤热解试验及建厂工艺布局研究

论述了窑街煤在１ｋｇ／ｈ ＭＲＦ热解装置上的热解试验，介绍了采用ＭＲＦ工艺对窑街煤进行热解加工的工艺布置。     

低变质煤水热提质及气化特性研究

将低变质煤在高压反应釜中进行不同温度(100℃~250℃)的水热提质试验,然后采用非等温热重分析法对不同提质煤进行CO2气氛下的气化特性分析。分析结果表明,水热提质后煤样表面形貌发生较大变化,煤整体结构发生收缩,表面结构致密化并产生裂缝和断裂。原煤和提质煤在气化过程中均经历了热解和碳气化这2个主反应段。随着水热温度增加,提质煤由于挥发分含量减小使其热解段的反应速率明显下降,而碳气化段反应速率增加不明显;在碳气化段,提质煤的碳转化率随着水热温度的升高而有所增加,煤焦气化活性指数整体上略呈增大趋势。研究表明,该低变质煤提质后的气化活性受物理孔隙结构变化的影响可能超过煤阶和化学微晶结构等因素的影响。     

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。     

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。     

不同煤阶煤体吸附储存CO_2膨胀变形特性试验研究

利用自主研发的气体等温吸附装置并辅以TST3827动静态应变测试系统,针对4种不同煤阶的煤样试件,在恒定温度(50℃)不同吸附压力条件下,研究了不同煤阶煤样CO_2吸附特性及煤样的吸附变形规律。结果表明:煤体CO_2吸附量与煤阶密切相关,在相同的吸附压力条件下,CO_2吸附量随着煤阶的增大而增大;不同煤阶煤样的等温吸附曲线类似,煤样的CO_2过剩吸附量随吸附压力变化曲线呈现出先升高后降低的特点,在8 MPa左右达到最大值;不同煤阶煤体吸附CO_2后引起的变形也具有类似的变化趋势,即随着CO_2压力的增大,体积应变先增大后趋于稳定,体积应变可以用引入CO_2密度的DR模型进行描述,且随着煤阶的增大,体积应变逐渐减小;由于煤体层理结构特征,煤体在垂直于层理方向的应变约为平行于层理方向应变的1.8~2.3倍;煤体体积应变与绝对吸附量在气态CO_2中呈线性增长关系,当CO_2达到超临界状态以后随着绝对吸附量增加体积应变趋于稳定,且煤体吸附相同量CO_2产生的体积应变随煤阶的增大而减小。     

CH4气氛在煤中低温热解阶段对焦油产率和品质的影响

富氢气体可调控煤热解产物组成,深入认识这一过程中产物的调控机制可有效促进工艺的优化及其产业化。笔者以淖毛湖固定床反应装置在N₂,H₂和CH₄气氛下,不同温度条件进行煤热解实验,通过对比煤热解反应气氛和温度对焦油产率、焦油的馏分分布和焦油的组成的影响,充分认识CH₄气氛对煤中低温热解阶段(400~700℃)焦油产物的影响。结果表明:当煤热解温度高于600℃时,CH₄气氛可提高煤热解的焦油产率。在600℃时,CH₄气氛下焦油产率略高于N2气氛下的焦油产率。在650℃时,CH₄气氛下焦油产率明显高于N2气氛下的焦油产率,低于H2气氛下的焦油产率。模拟蒸馏结果表明煤热解过程中,轻油和萘油的生成集中在450℃以下,洗油和沥青的生成集中在600℃以下,酚油和蒽油的生成分别集中在500和550℃以下。当温度高于600℃时,CH₄气氛有利于蒽油的生成;当温度高于650℃时,CH₄气氛有利于焦油中各个馏分的生成,其中轻油和酚油馏分的提高最为显著,轻油的含量高于H2气氛下轻油的含量,而酚油的含量与H2气氛下酚油的含量基本相同。GC/MS结果表明煤热解过程中,脂肪烃、烯烃、脂类和醇类化合物的生成主要集中在450℃以下,芳烃和酚类化合物的生成主要集中在600℃以下。当温度高于600℃时,CH₄气氛有利于酚类和醇类化合物生成;当温度高于650℃时,CH₄气氛有利于脂肪烃、芳烃、烯烃、酯类和醇类化合物的生成,其中酚类化合物的含量提高最为显著,但稍低于H₂气氛下酚类化合物的含量。当温度高于600℃时,CH₄可以为煤热解自由基提供氢和CHx自由基,参与到煤热解自由基的稳定和初级挥发分的二次反应。     

热解气氛对煤催化热解焦油品质的影响

为考察不同热解气氛对煤热解产物分布及焦油品质的影响,在固定床反应器内,以粒径范围为0.2～0.5 mm的和什托洛盖煤为研究对象,依次考察了热解温度、热解气氛和模拟热解气（SPG,N2+H2+CH4+CO+CO2）经过不同填装催化剂后对煤热解产物分布及焦油组成的影响。实验结果表明：N2气氛下,煤在550～750 ℃范围内进行热解时,在600 ℃热解时的焦油产率最大,为15.0%,是格金理论焦油产率的83.3%;在考察各热解气组分及模拟热解气对煤热解特性的影响时,发现以模拟热解气为热解气氛时,焦油中轻质焦油质量分数（沸程＜360 ℃）为63.2%,比在N2气氛下提高6.6%;当煤在通过各种催化剂层后的模拟热解气氛中热解时,获得的焦油产率均下降,但焦油中轻质焦油质量分数显著提高。其中,当模拟热解气通过Ni,Mo质量比为1∶1的4%Ni-4%Mo/HZSM-5催化剂时,煤热解焦油中轻质焦油质量分数为68.6%,这比无催化剂条件下煤在模拟热解气氛以及N2气氛中获得的轻质焦油质量分数分别提高8.5%和15.6%。     

低阶煤表面改性制备超净煤初探

针对低阶煤—准格尔煤表面含氧官能团多、孔隙率高、表面疏水性差且改性困难的特点 ,经过初步的探索试验说明 :经添加多种高速剂进行调浆后 ,采用常规浮选药剂可实现对该煤样的浮选分离 ,并获得了较好的浮选指标。     

低阶煤浮选的试验研究

低阶煤由于表面含氧官能团多,传统的浮选药剂浮选效果差,因此,低阶煤的浮选比较困难.文章介绍了目前国内外低阶煤浮选的研究现状,并通过对低阶煤煤样性质的详细分析,提出了在低阶煤浮选时,在矿浆中添加阳离子表面活性剂十二胺来提高低阶煤浮选效果的措施.浮选试验结果表明,十二胺能显著地提高低阶煤的浮选效率.     

彬长矿区低煤阶煤层气井的排采特征与井型优化

为研究我国西部侏罗纪低阶煤储层瓦斯的地面井排采特性及影响因素,以彬长矿区大佛寺井田煤层气井的地质资料、历史排采数据为基础,分析了该区块不同井型煤层气井的产水量、产气量的主要影响因素,并探讨了相关因素的主要控制机理。研究发现储层特性、水文地质条件是影响该区煤层气成藏的重要因素,在所研究的几种井型中,多分支井在该区有着良好的地面排采效果,其最高日产气量为16 582.3 m3,垂直井次之,而U型井则相对较差。排采数据显示井底流压与产气量呈指数关系,井底流压的减小,日产气量呈指数增加的趋势。在煤层气井不同排采时期,动液面高度对产气量的影响有着不同的作用规律,且对高产气阶段的影响更为显著。套压与产气量之间近似表现为线性变化的关系,但不同排采阶段二者线性关系的比例截然不同。在煤层气井的产气衰减阶段,多分支水平井的日产气量/累计产气量的比值与排采时间呈现为良好的E指数衰减关系,并以此构建了以日产量与累计产量之比和开发时间之间的关系为基础的煤层气井产能预测模型,拟合相关系数均高于0.848 2。     

两种加热方式下玉米芯-褐煤共热解产物的特性

采用微波和低温固定床2种加热方式,对不同配比下的玉米芯-褐煤混合物的共热解产物特性进行了研究。结果表明,当玉米芯配入量为30%时,2种加热方式下的焦油产率均达到最大值,其中微波加热下的焦油产率最大为16.31%,比低温加热(11.70%)提高了39.40%。对热解焦油进行GC-MS检测,发现添加30%玉米芯后,微波加热下的脂肪族和酚类含量分别比低温加热提高了8.41%和16.12%,杂原子含量降低了34.51%,实现了微波加热下焦油更大程度的高品质化。对热解半焦进行SEM分析,发现微波加热下的共热解半焦表面较低温加热下变得更粗糙,裂纹更丰富。     

对低阶煤的格金低温干馏实验中存在问题的探讨

介绍了煤的格金低温干馏实验原理方法,并指出该方法在做部分低阶煤的实验过程中存在的问题,同时提出相应的解决方法及注意事项。