煤超分子结构的概念及其研究途径与方法

根据煤的组成及煤分子间作用力广泛存在的特征，提出煤分子间由于非共价键作用和分子识别而形成了超分子结构，并对煤超分子结构的主要研究内容、途径与方法进行了分析.认为，目前煤超分子结构的主要研究内容包含：① 煤分子组成与结构；② 煤分子间的作用；③ 煤分子识别；④ 煤超分子结构的表征及形成的物理化学机制.研究的途径与方法主要是在实验的基础上，对煤超分子结构的基本特征及其形成过程进行理论模拟，了解分子间作用力的协同及煤分子构型构象对煤超分子结构形成的作用.     

煤层合并区工作面底煤深孔注水防冲技术研究

张双楼煤矿74102工作面东北部出现7煤、9煤煤层合并,造成底煤厚度增大,冲击危险性增加.针对工作面范围底煤卸压技术难题,提出了煤层合并区工作面底煤超深孔注水卸压耦合防冲技术,研究了张双楼煤矿煤层注水物理力学性质、破坏模式与含水率之间的关系,得到了最佳注水参数.现场微震监测表明,工作面底煤注水卸压后,小能量为主的矿震震...     

影响煤气化反应性的关键因素

简述了煤气化技术在煤化工领域中的地位及其发展趋势;详细分析了影响煤气化反应性的关键因素,包括煤本身性质、热解条件和气化条件。结果表明:煤阶越高、孔隙结构越不发达、热解条件越苛刻,煤的气化反应性越低;煤中的K、Ca、Mg和Fe等组分对气化反应具有催化作用;高温、加压和水蒸气利于煤气化反应的进行。从现有研究来看,对多种煤在高温、高压下的水蒸气和CO2气化反应性仍缺乏深入的认识,值得进一步研究。     

煤结构化学的理论体系与方法论

根据近年来煤科学的主要进展以及煤的基本特征，对煤结构化学的概念、理论体系及其方法论进行了系统的论述．指出煤结构化学的理论体系根据其任务可分为实验煤结构化学和计算煤结构化学；根据煤的层次结构特征，煤结构化学可分为煤分子、煤超分子和煤聚集态结构化学．煤结构化学的方法论应从煤的基本特征出发，注重煤的多组成性以及它们之间的相互作用、煤的非晶态性、结构的层次性以及煤演化的阶段性，揭示煤结构特征与其物理化学性质关系的关键是建立先进的煤结构化学概念．     

煤分子结构模型构建及优化研究

从分子层面认识煤的分子结构特征对实现煤炭合理利用及高效转化具有重要意义。以淮北矿业集团青东煤矿煤为研究对象,通过工业分析、元素分析、核磁共振碳谱(13C-NMR)及X射线光电子能谱(XPS)等测试方法,对其分子结构进行研究。结果表明,青东煤的芳香化合物以2、3环结构为主;脂肪结构以甲、乙基侧链及环烷烃形式为主;分子结构中芳香桥碳与周碳比为0.35。氧原子以羰基和酚羟基形式存在,氮原子分别以吡啶和吡咯形式存在,硫原子含量较低,在该模型中不再考虑。依此构建青东煤大分子平均结构模型,其分子式为C₁₄₂ H₁₂₈ N₂ O₃,分子量为1910.60。煤的大分子结构中芳香结构单元包括2个苯环、2个萘、4个蒽;杂原子以2个羰基和1个酚羟基、1个吡啶和1个吡咯的形式存在。对单个大分子结构模型进行结构优化和退火动力学模拟研究,桥键、脂肪键等化学键发生了明显的扭转,分子内芳香片层之间的π—π相互作用使相邻芳香片层之间趋于近似平行排列;总势能由2121.14 kJ/mol下降到1255.85 kJ/mol,其中键伸缩能及范德华能占主导地位。将18个青东煤大分子模型构建成聚集态结构模型。经过分子力学和分子动力学模拟优化后,大分子受周围分子的制约,原本近似平行排列的片状芳香碳结构发生扭曲形变,结构杂乱。研究构建的青东煤大分子结构模型可为选择浮选药剂提供模型基础。     

饱含瓦斯煤体微结构发展机理

<正>在进行有关煤与瓦斯突出预测的物理研究中,一个重要的领域是研究饱含瓦斯煤体在高水平结构——分子与超分子结构条件下的变化问题,其目的在于确定煤的宏观性质,煤结构与突出危险煤层的气体动力条件之间的相互联系.本文探讨了瓦斯压力变化促使饱含瓦斯煤体微结构形成的机理.     

煤炭液化反应性的高压釜试验评价研究

煤炭液化反应性的高压釜试验方法 (GB/T 33690—2017)规定了煤炭液化反应性的术语和定义、方法提要、试剂和材料、仪器设备、煤样制备与处理、操作步骤、结果计算、方法精密度和试验报告等技术要求,以转化率和油产率为主要指标并以氢耗率、气产率、水产率和沥青质产率等为辅助指标评价煤炭液化反应性。对煤炭液化反应性的相关指标和试验步骤要点进行解析,采用GB/T 33690—2017方法对淖毛湖煤、榆林煤和胜利煤的液化反应性进行评价。评价结果表明,淖毛湖煤的液化反应性优于胜利煤,胜利煤的液化反应性优于榆林煤。     

焦炭反应性及反应后强度预测模型研究与分析

以研究炼焦煤性质与焦炭反应性、反应后强度之间的数学关系为目的，通过胶质体和中间相形成动力学解析导出模型的主要影响因子，以煤的变质程度、煤岩组成、粘结性、灰分及K₂O和CaO含量等因素为自变量，由25种工业用煤的炼焦试验，建立出预测模型，并得出壳质组使反应性增大及反应后强度降低；K₂O催化作用强于CaO，且两者的催化作用均随煤的变质程度不同而不同等重要结论.     

煤分子结构与模型化合物反应研究

煤分子结构与模型化合物反应研究是煤洁净、高效和高附加值利用的基础。综述了煤分子结构及模型化合物研究的进展。着重讨论了煤分子结构中的共价键与非共价键连结 ,供氢溶剂及催化剂存在下模型化合物的氢转移机理。指出应从能源和制化学品的角度大力加强煤液化基础研究     

适合直接液化的烟煤特性研究

根据中国19种烟煤加氢液化试验结果,发现二道沟、布尔津、滕县14号和兖州煤的转化率大于88％,液化率高于60％,都是比较好的液化原料煤。煤液化反应性与煤分子结构组成有关系,显微组分H_z>80％,挥发分V~r>38％、芳香度fa<0.7、碳含量82—85％的烟煤都有较高的转化率。试验结果表明,液化煤种的评价应包括两方面内容:煤的液化性能试验和最佳工艺条件的研究。     

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。     

胜利褐煤半焦显微结构及其燃烧反应性能

利用固定床反应装置对胜利褐煤在650 ℃进行热解,所得半焦在光学显微镜下分选出惰质组占73.40%的丝质相和腐殖组占98.67%的木质相两种显微结构相组分。利用热分析考察了两种显微结构的燃烧反应性能,分析了燃烧特征参数如起燃指数、燃烬指数等,并回归得到其动力学。研究表明,丝质相为多孔状,木质相为致密状,前者比表面积约为后者的21倍;丝质相的燃烧反应性显著高于木质相;均相和缩芯模型对两类煤焦燃烧反应过程都能进行准确描述,丝质相在起燃阶段的活化能显著低于木质相,是丝质相燃烧反应性高的内在原因。     

煤种配合比对煤焦水蒸气气化反应特性的影响

选取长焰煤、气煤及肥煤为原料,通过调配比例得到不同配合煤,采用捣固方法,在终温为1 150℃的程序升温马弗炉中制备坩埚焦,利用实验室固定床反应器考察煤焦的水蒸气气化反应性,并对产气量及产品气组成进行测试。结果表明,配合煤焦水蒸气气化反应性及产品气组成与配合煤比例的变化密切相关,配合煤中对焦的水蒸气气化反应性起提高作用的煤种的顺序为:长焰煤气煤肥煤。气化过程中煤焦孔隙结构的变化行为是影响煤焦反应性的主要因素,具有较大煤阶差的长焰煤与肥煤比例的相对变化对焦结构的影响最为显著,对焦的反应性的影响也最为明显。配合煤比例变化影响催化性矿物质在焦中的含量,适度增加配合煤中肥煤及气煤的比例有利于催化性矿物质在焦中的滞留,当配合煤中肥煤比例为0. 3左右时,该影响作用最为显著,煤种比例变化对配合煤挥发分组成及热解过程孔隙结构发展的影响会改变催化性矿物质在焦中的含量。焦中催化性矿物质可以促进焦气化反应过程中水煤气变换反应的发生,进而可以调变产品气的组成。在利用过剩焦化产能及低质炼焦煤制备气化焦的过程中,研究结果可以为调配配煤方案以有效改善气化焦的反应性并调变产品气的组成提供理论依据。     

碱金属蒸气吸附剂的研制与开发

在实验室条件下自制一系列碱金属蒸气吸附剂，通过脱碱性能比较验证了吸附剂对碱金属蒸气的吸附不仅与吸附剂的化学成分有关，还与吸附剂内部的孔结构有关；XRD结果表明，煤灰中的主要成分对碱金属蒸气具有一定的脱除能力；各吸附剂对碱金属蒸气的吸附性能在有水蒸汽条件下的碱容量均高于无水蒸汽条件下的碱容量，对碱金属蒸气具有较强吸附性能的是自制样GM6、高岭土和活性氧化铝．     

氧在散体煤中的分形反应动力学研究

定义了散体煤的概念,分析了散体煤的结构,应用分形几何理论,分析了氧气在分形散煤体中的运移规律,推导了散体煤粒度分布维数、孔隙分形维数和粒度与孔隙分维的关系表达式.引入分形概率密度的概念,建立了氧气在散体煤中的分形扩散方程和散体煤颗粒分形表面氧气吸附速率方程.     

褐煤与塑料共混非液化中度加氢改性试验研究

为研究在非液化加氢反应条件下添加聚丙烯（塑料）对褐煤加氢的影响,进行了8MPa氢压、不同反应温度条件下褐煤加氢及褐煤与聚丙烯共混加氢试验,分析和测定了加氢煤的官能团、热解反应性和黏结性。结果表明,加氢反应使得褐煤结构发生了明显改变,煤结构中脂肪烃含量明显增多,其热解反应性显著提高,300和350oC加氢反应后,煤的黏结指数从0分别提高到9．47和14．44;相同加氢反应条件下,褐煤与聚丙烯共混加氢反应后煤的热解反应性、黏结性虽然比原煤好,但与未添加塑料的加氢煤相比,均有不同程度的降低,在非液化中度加氢反应条件下,聚丙烯的添加对褐煤通过加氢反应改善其黏结性带来不利影响。     

预处理对鲁霍褐煤的成浆及气化特性的影响

针对褐煤原煤成浆特性较差,难以直接应用于水煤浆气化的问题,通过对水洗或酸洗后的鲁霍褐煤煤样进行热处理以达到改善其成浆特性的目的,并利用BET、工业分析、元素分析对预处理前后的褐煤性质进行表征。用预处理后的褐煤湿磨制浆,考查其成浆性,结果表明：预处理使得煤样的孔隙结构遭到破坏,比表面积减小,平均孔径增大,其成浆浓度和流动性均得以改善,酸洗后进行热处理的鲁霍褐煤成浆浓度可达到60%。用TherMax500热重分析仪对预处理后的鲁霍褐煤进行常压气化热重分析,研究了不同预处理方法对气化的影响,结果表明：水洗后热处理对煤样的气化反应活性影响不大,而酸洗后热处理会大大降低煤样的气化反应活性。