煤炭机械化采制样设备破碎机的工作原理探析

探讨了作为采制样设备系统核心设备之一的破碎机的作用,即其主要用于大块煤样的粉碎以便于缩分器对破碎后的煤炭进行缩分采样,对降低整套机械化采制样系统的系统偏倚、水分损失起着非常重要的作用。介绍了锤式破碎机、颚式破碎机、对辊破碎机、立式复合破碎机该4种破碎机的工作原理、结构形式及适用范围,指出破碎机未来的发展应以提高对湿黏煤的处理能力及降低水分损失为主,以保证采制样设备的高效稳定运行。     

水分对煤炭低温氧化温升特性影响的研究

通过实验研究了褐煤、烟煤、无烟煤3种煤的低温氧化温升特性,并分析了水分对煤炭低温氧化温升特性的影响,实验结果表明:褐煤低温氧化温升速率最大,烟煤次之,无烟煤最小。同一煤样含水量越少,低温氧化温升速率越大,煤样水分含量与煤样温升速率呈幂函数关系。煤炭在存储过程中,为防止煤炭自燃氧化,煤炭的含水量要保持在较高的程度。     

煤炭采样机留样收集过程中水分损失的探讨

针对煤炭机械化采制机在留样收集过程中留样煤量、集样桶的开口程度等因素对水分损失的影响进行了探讨,指出通过增加留样量、缩短煤样在留样桶中停留的时间及减小留样桶开口尺寸,可降低留样在收集过程中的水分损失并使机采样的全水分值更加客观。     

水分对褐煤微观特性的影响研究

为了研究水分对褐煤微观特性的影响,采用低温真空干燥的方式对褐煤进行处理得到水分含量不同的褐煤,并对实验的3种煤样进行比表面积及孔径分析、自燃倾向性分析、原位红外光谱分析,结果表明:随着煤样水分的增大,煤样的最可几孔径逐渐增大,煤样的孔体积、比表面积和微分孔体积等表征煤样孔隙特征的参数与最可几孔径均有密不可分的联系;随着煤样水分的增大,煤样的物理吸氧量逐渐减小,减缓程度逐渐降低,煤样自燃倾向性加强,由Ⅱ类转向Ⅰ类;煤样中羟基、羧基及醚键会随着水分含量的降低而逐渐降低。     

水分影响下的烟煤瓦斯吸附特性

为研究烟煤在受水作用后的瓦斯吸附特性,以山西潞安王庄煤矿为研究对象,针对2种不同变质程度的烟煤,测试了不同水分含量下的瓦斯吸附量,并结合压汞法分析了煤样的微观孔隙结构特征,从微观角度分析了水分含量对煤体瓦斯吸附的影响机理。研究结果表明:干燥状态下的煤体瓦斯吸附量最大;水分含量对煤体瓦斯吸附特性有重要影响,受水作用后,WZ3煤样瓦斯吸附量呈现先快后慢的非线性衰减,而WZ15煤样则为较好的线性变化;在不同的孔径段范围内,WZ15煤样的孔容、孔比表面积均明显大于WZ3煤样,说明WZ15煤样的孔隙结构较WZ3更为发育,因此WZ15煤样较WZ3煤样在不同水分含量阶段均呈现出更好的吸附性。     

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。     

煤场储煤氧化温升特性试验研究

为研究煤场储煤自燃氧化特性,选取褐煤、烟煤、无烟煤各一种,研究温度、空气流量对3种煤样自燃氧化特性的影响。结果表明,3种煤样自燃氧化温升特性差异较大。在环境温度70℃时,随着空气流量增加,煤样的温升速率先增加后减小,但是褐煤与烟煤、无烟煤达到最大升温速率的空气流量不同。在空气流量30 mL/min条件下,随着环境温度升高,3种煤样温升速率先升高后降低,褐煤的温升速率最大,无烟煤最小。     

分析试验煤样粒度对检测重复性的影响

以哥伦比亚烟煤、南非烟煤、印尼褐煤等为待测样品进行煤质分析项目的测定,分别从样品的保存时间及样品的粒度变化对检测结果的影响方面探究分析试验煤样粒度对检测重复性的影响.样品保存时间对检测结果的影响研究结果表明,随印尼褐煤和烟煤保存时间的延长,其干基高位发热量值下降趋势明显.建议将烟煤的分析试验煤样存余样保存时间缩短至10d,褐煤存查样保存时间缩短至5d.样品粒度变化对检测结果的影响研究结果显示:随着分析试验煤样粒度减小,其干基灰分测定结果的极差和标准差逐渐降低;当粒度小于0.2mm时两值趋于稳定,表明当样品粒度小于0.2 mm时可使检测结果具有较好的代表性.     

我国褐煤资源及其物性特征

为给研究褐煤对水和甲烷的吸附性及水和甲烷在褐煤中的流动性提供依据,对采自我国主要褐煤产地的13个样进行了煤岩组分、工业分析及褐煤物性特征测试。结果表明：褐煤中的全水分、空气干燥基水分、挥发分含量随变质程度的增加而减少;当镜质组最大反射率Ro,max〈0.35%,褐煤孔隙度随变质程度的增加而减少,当Ro,max〉0.35%随变质程度的增加而增大;各煤样孔容、比表面积差别很大,但大孔、中孔、过渡孔、微孔孔容分布较均匀,比表面积集中分布在过渡孔和微孔中;褐煤对甲烷的饱和吸附量平均为6.27 m3/t。研究成果对褐煤中次烟煤的划分、褐煤的提质利用及褐煤中煤层气资源的开发具有指导作用。     

不同变质程度煤二次氧化自燃的微观特性试验

为探讨煤二次氧化特性,采用煤质分析、FTIR傅里叶红外光谱分析和程序升温实验分别对榆树井褐煤、黄陵烟煤和汝萁沟无烟煤的原始煤样及其氧化后（二次氧化）煤样进行微观自燃特性对比研究。结果表明：二次氧化煤样中C含量减小,O含量增大,水分减少;而比表面积与孔隙率增大,导致与氧发生反应的面积增大,致使氧化反应前期二次氧化过程中产生的CO浓度大于一次氧化。随着温度的升高,氧化反应后期煤分子中羟基、脂肪烃等活性官能团数量随之变化并大量消耗和再生,裂解产生C2H4气体,导致二次氧化过程中产生的CO浓度和C2H4浓度小于一次氧化。此外,二次氧化煤样特征温度点均提前于原始煤样,使得发生自燃的时间提前,说明二次氧化煤样氧化性强于原始煤样,更容易自然发火。     

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。     

褐煤自燃过程中自热特性的试验研究

系统研究了褐煤自燃过程并分析该过程的自热特征;结合气体氧化产物的生成,研究煤质量、粒径、气流速率、水分对褐煤自燃过程中自热特征的影响。煤样自燃过程中经历的交叉点温度(CPT)、燃烧温度(CT1、CT2)等特征温度反映出褐煤自燃过程中的自热特征。研究表明:较小质量的煤样特征温度均偏高;粒径较小的煤样自燃所需时间缩短,CO2生成速率加快;随着气流速率升高,褐煤在CT1点后的温度逐渐升高,CO2生成速率逐渐加快;不同含水量褐煤的自燃时间不同,这可能是水分脱除过程孔结构坍塌所致。     

煤吸氧量与内外影响因素之间的关系

代表性煤样的热重分析表明:内在水分较低时对吸氧量影响显著,在低水分阶段与较高水分阶段各有一个吸氧量峰值;煤的吸氧量随着氧元素含量的增加先增大后减小,最佳氧元素含量6.3%;其他工业、元素分析结果与吸氧量之间无明显规律;褐煤、无烟煤、烟煤的吸氧量随氧气体积分数的增加先减小后增大,随升温速率的增大而降低;化学吸附量随氧气体积分数的增加先减小后增大。     

干燥强度对褐煤孔隙结构及水分复吸的影响

为考察干燥强度对褐煤孔隙结构及水分复吸的影响,以宝日希勒褐煤为研究对象,在恒温200℃条件下进行了4种不同强度的干燥试验,得到了不同全水分的干燥煤样。采用低温氮吸附法分析了褐煤的孔隙结构特征,并对原煤及不同干燥强度煤样的孔径分布、孔体积和比表面积进行了表征。试验结果表明:在恒温200℃干燥过程中褐煤煤质无明显变化;原煤及不同干燥强度煤样的孔隙结构特征基本一致,等温吸附曲线均属第Ⅱ类,吸附回线均属H3型;随干燥强度的增加,煤样的比表面积先减小后增大,总孔体积和平均孔径逐渐增大。复吸试验结果表明,不同干燥强度煤样的水分复吸量随中孔的增加而增大,选择适宜的干燥强度来减少中孔的增加是抑制褐煤水分复吸的有效途径。     

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。     

指标气体与温度耦合的烟煤自燃预测模型研究

我国烟煤产量在煤炭总产量中的比例很大,以烟煤自然发火预测预报为研究对象,采集多家典型烟煤生产矿山煤样,通过烟煤程序升温氧化实验,分析实验结果提出CO_2/CO浓度比值为自燃过程判定标准。研究认为:CO_2/CO浓度比值大于40时,烟煤温度小于70℃;温度大于160℃时,逐渐趋近于常数3;CO_2/CO浓度比值为3~40时,烟煤温度为70~160℃。根据实验结果,优化选择指数函数构建低温条件下烟煤自燃预测模型,给出了预测模型的统一形式和不同煤样自燃预测模型系数与截距,认为烟煤预测模型的系数与截距有较大的离散性,具体值应根据煤样性质、实验条件等因素确定。经实验监测数据验证,该模型具有良好的有效性和实用性。     

程序升温条件下不同煤种的氧化自燃特性试验研究

通过程序升温氧化实验装置,对三种不同煤样进行了程序升温条件下的氧化自燃模式试验,并结合煤炭自热期的五级氧化过程,全面分析了三种煤样的氧化自燃过程,得出了褐煤与烟煤氧化自燃特性的差异。     

研磨时间对不同煤种煤质特性的影响研究

煤炭一般分析试验煤样是服务于煤炭行业政策制定、科技创新、标准制修订、贸易结算等所需煤质指标的检测基体,煤样研磨属于制备一般分析试验煤样的必经过程,掌握研磨时间对煤质特性的影响可为保障煤炭质量检测结果的准确性提供技术支撑。针对不同变质程度的煤种,分析不同研磨时间对一般分析试验煤样粒度分布的影响,研究煤样的分析水、挥发分、发热量、黏结指数、坩埚膨胀序数度等项目检测结果随研磨时间的变化趋势。结果表明：褐煤和无烟煤样品的研磨时间小于90 s时,其0.2 mm筛上物产率较高,尤其在研磨时间为45 s时,褐煤与无烟煤样品的0.2 mm筛上物产率分别为14.6%和7.3%;研磨时间大于90 s后,其0.2 mm筛上物产率接近于0。随研磨时间的增加,烟煤样品0.2 mm筛上物产率均表现出升高趋势,且具有黏结性的烟煤样品在研磨时间45～240 s范围均含有少量的0.2 mm筛上物。研磨时间对褐煤和无烟煤的分析水影响较大,对不同煤种的挥发分、发热量影响较小,对低黏结性烟煤的黏结指数和坩埚膨胀序数影响较大;随着研磨时间的增加,黏结指数和坩埚膨胀序数均有下降,而黏结指数下降尤为明显。     

内蒙古扎赉诺尔褐煤低温热处理提质研究

通过对华能扎赉诺尔煤业公司生产的褐煤的恒温干燥、显微红外试验、X射线光电子谱(XPS)、热重及扫描电子显微(SEM)试验,表征和展现了褐煤煤样的基础性能,从而得出褐煤干燥可分为升速干燥提质阶段和降速干燥提质阶段,煤样颗粒表面与内部温差越大,颗粒水分扩散驱动力越强,有效水分扩散系数越大,越有利于干燥的进行。并且褐煤干燥时应尽可能在氮气流中进行,温度控制在361℃内,以防止褐煤热解;干燥后煤样表面失去原有的平整和致密结构,出现大量不规则且大小不等的团块和颗粒,孔隙和裂隙明显增多,因此在一定程度上将会增大干燥后褐煤的复吸现象,不利于后期干燥褐煤的储存、运输。     

门型铲式采制样机

当前,我国商品煤主要靠铁路运输,大部分煤矿都是用从车皮采样化验的结果作为煤炭定级和与用户结账的依据。但是煤样的采制工作,长期处于落后状态,一直是用人工采制煤样。北京矿务局门头沟煤矿1980年试制成功1台门型铲式采制样机(图1)。经两