低熔点煤灰熔融温度调控研究进展

基于低灰熔点煤灰熔融温度的可控调整对煤的高效洁净转化意义重大,介绍了耐熔剂(Al_2O_3、SiO_2及TiO_2等单体耐熔剂和高岭土、硅基添加剂等复合耐熔剂)和配煤对低灰熔点煤灰熔融温度的影响规律,并从实验检测(XRD、SEM-EDX检测)和软件模拟(Fact Sage软件热力学计算和Gaussian量子化学计算)两方面综述了添加耐熔剂和配煤改变灰熔融温度的机理;阐述了支持向量机模型在煤灰熔融温度预测方面的应用。最后对提高低熔点煤灰熔融温度的研究方向提出了建议。     

配煤和添加助熔剂降低淮南煤灰熔点的实验研究

淮南矿区煤炭资源虽然富足,但按照GB/T219-2008《煤灰熔融性的测定方法》对淮南煤的煤灰熔融性测定,淮南矿区高灰分煤较多,灰熔融性温度基本都高于1500℃,无法直接用于液态排渣的气化炉。为了让淮南的高灰分煤能够应用于Texaco气化技术,本文研究了配煤和添加助熔剂对高灰熔点淮南煤煤灰熔融特性的影响。实验结果表明,配煤和添加助熔剂均能降低淮南煤灰熔点。SH煤的配煤效果要好于YM煤。添加60%的SH煤可以使得淮南煤灰熔点降至1350℃。FHD#和KZ5#助熔剂的助熔效果要好于KZ1#和KZ19#。5%FHD#和KZ5#的添加量可以使得淮南煤灰熔点降至1350℃。     

高温气化过程中降低煤灰熔点的实验研究

高灰熔融性好的寨崖底矿煤分别与低灰熔融性的露天煤、府谷煤按不同配比混合,制成2种配煤灰样,用HR-4灰熔点测定仪分别测定其在氧化性气氛和弱还原性气氛下的熔融特征温度。结果表明,配煤能有效改善煤灰熔融特性,但配煤灰熔融性变化与配比之间是非线性关系,弱还原性气氛下配煤改善效果显著。以硼砂作为助熔剂,按不同比例添加到高灰熔点煤潞安矿中,在弱还原性气氛下测定混煤灰熔融温度,结果表明添加少量比例的硼砂可以显著降低煤灰熔融性温度。对混煤灰进行的X-射线衍射实验表明,煤灰中矿物质形态的变化是混煤灰熔点降低的直接原因。     

配煤、助熔剂对毕节煤灰熔融特性温度的影响研究

为提高毕节地区煤炭气化和燃烧的性能,研究了配煤和助熔剂对毕节煤灰熔融性温度的影响。在毕节地区织金煤、修文煤和金沙煤中,分别按一定比例添加CaO、Fe_2O_3两种助熔剂,并在织金煤中选用高灰熔融性温度的煤与低灰熔融性温度的煤相配,来测定添加助熔剂和配煤对煤灰熔融特性温度的影响。研究结果表明:CaO添加比例从3%到12%,煤样的灰熔融性温度先降低后增大;Fe_2O_3添加比例从5%到20%,煤样的灰熔融性温度始终呈下降趋势,Fe_2O_3助熔效果较好;低灰熔融性温度的煤与高灰熔融性温度的煤相配,能有效降低高灰熔融性温度煤的灰熔融性温度。     

助熔剂对配煤煤灰熔融特性的影响

Shell煤气化工艺要求使用的煤灰熔融温度低于1 350℃。但是,经灰熔融温度测定,其设计煤种灰熔点远大于目标温度。为了满足工业生产要求,可以通过配煤联合添加助熔剂的方法来降低煤灰熔点。结果表明,助熔剂ADN、ADC、ADF、KZ3#均可不同程度地降低配煤的灰熔融温度。在配煤比例一定的情况下,助熔效果为ADF>ADN>KZ3#>ADC。对于同种助熔剂,在添加量一定的情况下,助熔效果因配煤中2种煤含量的变化而异。     

助熔剂对高灰熔点煤影响的实验研究

对山西两种高灰熔点煤添加不同比例的CaO和Fe2O3助熔剂后的熔融特性及其在高温下的矿物质行为进行了实验研究,用X射线衍射观察分析了不同温度下的煤灰矿物组成变化.结果表明,在弱还原性气氛下,两种助熔剂均可有效降低煤灰熔点,但不同的助熔剂对不同煤灰熔点降低的效果不同.当在煤灰中添加适量助熔剂时,煤灰熔点可达到最低,这是由于煤中矿物质在高温下与CaO,Fe2O3发生反应,最终形成低熔点共熔物,从而使得煤灰熔点下降.     

气化条件下液化残渣与哈密煤混煤灰流动性研究

为将高灰高铁的液化残渣应用于气流床气化装置,利用灰熔点测试仪、热力学计算软件FactSage和高温旋转黏度计,研究了哈密煤(HM)、液化残渣(DCLR)及两者混配(质量比分别为1∶2,1∶1和2∶1)后混合物的煤灰熔融温度、煤灰矿物质组成及黏温特性.结果 表明:HM和DCLR熔渣具有较强的结晶倾向,不适合单独作为气流床...     

气化参数对气流床粉煤气化影响实验研究

为评价和优化中国高、低灰熔点煤气化运行参数对气流床气化特性的影响,在1600℃的一维常压沉降式气流床气化实验系统上,着重研究了中国典型高、低灰熔点煤在1200～1600℃温度范围内、O／C摩尔比在0．9～1.2范围内的干煤粉气化特性。结果表明：随着温度的升高,产气中CO、H2含量逐渐增多,CO2、CH4含量逐渐减少,碳转化率有很大提高;随着O／C的增加,CO、H2含量不断减少,CO2逐渐增加;煤的灰熔融性也是影响煤气组分一个重要因素,当气化反应温度接近煤灰熔点温度时,煤气组分（CO＋H2＋CH4）达到一个最大值。     

试验气氛对煤灰熔点测定结果的影响

煤灰熔融性(即灰熔点)不仅是评价工业用煤的重要指标,也是煤灰结渣特性的重要参数,直接影响煤的气化效果。以神华新疆化工有限公司所用红沙泉混煤和黑山混煤为例,按照《煤灰熔融性的测定方法》(GB/T 219—2008)的要求,通过改变封碳法中石墨粒的质量(即控制不同的试验气氛),探讨煤灰熔融性测定时试验气氛与煤灰熔融性之间的关系。结果表明,不同试验气氛对煤灰熔点(主要指流动温度)的影响不同,必须严格按照现场装置一样的气氛进行煤灰熔点的测定,所得数据才对工业生产具有指导意义;同时,利用煤灰熔融性变化的规律,可采用配煤、添加耐熔剂或助熔剂等方法改变或调控煤灰熔点,以满足气化工艺的要求。     

高灰熔点煤的气化(Ⅰ)——助熔剂实验室研究

水煤浆加压气化虽然对煤种的适应性较强,但最适宜气化灰熔点较低的年青烟煤。对于高灰熔点煤,可以通过添加助熔剂的方法,降低灰熔点和灰粘度,使之在不太高的温度下操怍。本文介绍了助熔剂对煤灰特性和水煤浆性能的影响。     

人工神经网络建立超声耦合亚临界水提取数学模型

采用超声耦合亚临界水提取香菇多糖,用人工神经网络技术建立提取数学模型,以提取温度、提取时间、提取压力、料液比、超声功率作为网络输入,香菇多糖得率作为输出,首先对亚临界水提取和超声耦合亚临界水提取单因素条件下的香菇多糖得率进行模拟预测,然后利用Design-expert软件对影响因素进行优化实验,分别用响应曲面法和人工神经网络进行多糖得率的模拟预测对比,并对最优化条件进行实验验证。结果表明,人工神经网络拟合值与实验值能很好的吻合,其拟合效果在一定程度上优于响应曲面。     

Influence of ash composition on heavy metal emissions in ash melting process

Two kinds of fly ash, discharged in the combustion of either refused derived fuel (RDF) or car shredder dust (SD), were examined for the emission of heavy metals in melting process under oxidizing and reducing conditions. The residual fractions of heavy metal in slag were experimentally estimated. As a result, it was confirmed that several volatile heavy metals were readily emitted during melting process. The type of atmosphere provided for the melting process was found to affect the emission of some volatile metals in RDF ash, but not in SD ash. The emission of volatile heavy metals in RDF ash under oxidizing conditions was lower than under any other conditions in this study. The emission behavior of iron and heavy metals in RDF ash under reducing conditions was similar to that in SD ash. These facts indicated that phosphorous in RDF ash had the property of fixing the volatile metals in the slag only under oxidizing conditions. Then the mixture of SD ash with phosphorous oxide powder was also tested in a melting process, and the result was consistent with the above inference of the effect of phosphorous.     

添加秸秆类生物质对长平煤灰熔融特性的影响

借助高温热台显微镜、扫描电子显微镜-能谱仪、灰熔点仪和X射线衍射仪考察了添加稻草和棉秆两种秸秆对长平煤灰熔融特性的影响.研究结果表明添加两种秸秆都能有效地降低长平煤灰的熔融温度.在高温弱还原性气氛下,长平煤灰主要矿物组成为耐熔性石英和莫来石,而添加秸秆后产生了白榴石、尖晶橄榄石、钙长石等低温共熔化合物,使长平煤灰熔点降低.不同灰的高温熔融图像表明,煤灰在熔融过程中由于受热而使固相持续软化,形成了不利于难熔物分解的高黏度熔体.而煤和稻草的混合灰在熔融时形成了易发生流动的低黏度熔体,能够促进矿物质发生反应而更易熔融.     

煤灰熔融温度预测方法研究现状

为准确预测煤灰熔融温度,论述了国内外建立煤灰熔融温度预测模型的现状,重点分析了线性回归法、BP神经网络法、支持向量机法和Fact Sage软件法的应用情况及误差。回归分析法的应用最为广泛,其中利用最小二乘法拟合的预测公式的相关性系数较高,但适应性较差;BP神经网络法适应性较强,但必须输入大量数据对模型进行训练;支持向量机法虽然优于回归分析法与BP神经网络法,但不能阐明煤灰熔融过程中矿物演变规律,不能科学说明灰熔融特性变化机理。Fact Sage软件法不仅有较高的预测精度,还可阐明煤灰熔融过程中矿物质演变规律,优化煤灰熔融温度的评价标准,建立更可靠的预测模型。因此,Fact Sage软件法是应用前景广阔的煤灰熔融特性预测方法。     

Flux mechanism of compound flux on ash and slag of coal with high ash melting temperature

The melting temperature of Z coal ash was reduced by adding calcium–magnesium compound flux(W_(CaO)/W_(MgO)=1). In the process of simulated coal gasification, the coal ash and slag were prepared. The transformation of minerals in coal ash and slag upon the change of temperature was studied by using X-ray diffraction(XRD). With the increase of temperatures, forsterite in the ash disappears, while the diffraction peak strength of magnesium spinel increases,and the content of the calcium feldspar increases, then the content of the amorphous phase in the ash increases obviously. The species and evolution process of oxygen, silicon, aluminum, calcium, magnesium at different temperatures were analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy(XPS). The decrease of the ash melting point mainly affects the structural changes of silicon, aluminum and oxygen. The coordination of aluminum and oxygen in the aluminum element structure, e.g., tetracoordinated aluminum oxide, was changed. Tetrahedral [AlO_4] and hexacoordinated aluminoxy octahedral [AlO_6] change with the temperature changing. The addition of Ca~(2+) and Mg~(2+) destroys silica chain, making bridge oxide silicon change into non-bridge oxysilicon; and bridge oxygen bond was broken and non-bridge oxygen bond was produced in the oxygen element structure. The addition of calcium and magnesium compound flux reacts with aluminum oxide tetrahedron, aluminum oxide octahedron and silicon tetrahedron to promote the breakage of the bridge oxygen bond. Ca~(2+) and Mg~(2+) are easily combined with silicon oxide and aluminum oxide tetrahedron and aluminum. Oxygen octahedrons combine with non-oxygen bonds to generate low-melting temperature feldspars and magnesite minerals, thereby reducing the coal ash melting temperatures. The structure of kaolinite and mullite was simulated by quantum chemistry calculation, and kaolinite molecule has a stable structure.     

TMA测定煤灰熔融性的研究

热机械分析仪(TMA)能连续测量煤灰加热过程中探头的位移率和位移速率,可以观察煤灰在整个加热过程中的熔融特性,与采用传统熔点测定仪(AFT)方法相比,能够避免操作者的主观影响,可以提高熔融性测试的重复率和再现性。