水溶钠对准东煤快速热解煤焦燃烧特性的影响

采用不同萃取液对准东五彩湾烟煤进行逐级萃取,分别利用电感耦合等离子体原子发射光谱仪和离子色谱仪对萃取制得的滤液进行相应的元素分析和阴离子检测。测试结果表明,准东煤中金属钠的赋存形态以水溶钠为主,且主要以NaCl,Na2SO4,NaNO3,NaHCO3等化学形态存在。在酸洗煤样中加载不同化学形态水溶钠,并在沉降炉快速热解条件下制备煤焦。热解煤焦的热重燃烧实验表明,添加水溶钠使煤焦的燃烧初始反应温度、着火温度和燃尽温度都较酸洗煤煤焦有所降低,表明水溶钠盐对高钠煤煤焦的燃烧具有促进作用。不同化学形态水溶钠的催化作用不同,以Na2CO3的作用最为显著。通过积分法计算得到了5种快速热解煤焦燃烧的活化能,加载水溶钠盐使煤焦燃烧的活化能降低,不同化学形态水溶钠的影响不同。     

灰分对煤焦结构及介电损耗的影响

探究灰分在煤焦热解过程中对煤焦结构及介电损耗的影响,对2种煤酸洗脱灰,将脱灰前后的煤样在氮气气氛下热解。利用XRD和FT-IR对煤焦微晶结构及表面官能团进行表征,采用同轴传输法测定脱灰前后制取煤焦的介电损耗。     

无烟煤焦的气化反应特性研究

采用热重仪,考察了高平无烟煤焦的气化反应特性;考察了氧化钙和氧化铁对煤焦的催化作用。结果表明:在800℃~1 000℃内,高平煤焦的气化反应性偏低,随温度的升高,煤焦的气化反应性呈增加趋势;添加氧化钙和氧化铁后,煤焦的气化反应性有明显增加,催化作用十分显著。     

吸收剂促进作用下褐煤微波热解特性

微波加热技术具有高效、清洁、环保、安全等特点,为煤炭热解转化提供了一种新的发展方向。以乌兰察布褐煤为对象,测试了褐煤和不同微波吸收剂的介电性能,考察了不同微波吸收剂对褐煤微波加热的促进作用,研究了褐煤的微波热解特性,并初步探讨了微波热解机理。结果表明,褐煤吸波能力较差;在微波频率2 450 MHz和常温条件下,活性炭的介电性能最好,SiC、CuO次之,Fe2O3、褐煤最差;在微波吸收剂促进作用下,褐煤微波加热升温速率提高2~3倍,且活性炭性能最优,是褐煤微波热解较优的吸收促进剂;在活性炭促进作用下,微波热解效率显著提高,微波辐射12 min时,H2,CH4和CO产量分别为0.144,0.062和0.045 L/g。热解过程中,由于升温速率的大幅度提高,褐煤中部分官能团出现延迟裂解的现象,羧基、羰基、羟基开始大量裂解的温度分别为250,450,1 000 ℃左右,均高于常规热解。     

煤焦加氢气化反应特性实验研究

采用热重-气相色谱对府谷烟煤在Ar/H_2/CO_2气氛下进行连续的热解和气化反应。结果表明:与CO_2气化反应相比,H_2气氛下煤焦中活性位的反应具有重要贡献,使煤焦的加氢气化反应呈现初始活性位的快速加氢气化和随后焦炭的缓慢加氢气化2个过程;煤焦中参与加氢气化反应的活性位会在Ar气氛和高温下失去活性,当失去活性位的煤焦置于H_2气氛时呈现缓慢的焦炭加氢气化过程。     

微波提质褐煤复吸特性的试验研究

为了高效地脱除褐煤中的水分,调控褐煤的界面稳定性,以提高褐煤的品质,将同一微波功率辐照处理后的褐煤在不同相对湿度环境中和不同微波功率辐照处理后的褐煤在同一环境中分别进行复吸试验,探索微波提质后褐煤的复吸机制,并且在这一基础上通过改变处理条件对褐煤的复吸特性进行有效调控。试验表明,褐煤复吸的过程包括扩散和吸附2个环节。环境的相对湿度提高,水蒸气的扩散快,褐煤复吸严重。吸附包括水蒸气与褐煤界面上的极性含氧官能团间的准化学吸附和水蒸气与褐煤表面的吸附,含氧官能团的含量决定褐煤复吸的初始阶段,比表面积是影响褐煤复吸的主要因素。高低功率的配合以及热力预干燥和微波辐照联用的方法均可以经济有效地提高褐煤的界面稳定性,抑制褐煤的复吸。     

褐煤焦的理化性质及其气化反应特性

采用XRD、FTIR和SEM等分析手段,结合煤的工业分析和元素分析结果,详细分析了小龙潭褐煤焦的理化性质,并考察了该煤焦的气化反应特性。     

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。     

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。     

活性焦性质对脱除SO 2性能的影响研究

对大同、太西和荔波3种活性焦的物理结构及表面性质进行了分析检测,使用模拟烟气进行了脱除SO 2实验。结果表明,活性焦脱硫过程分为3个阶段：初始阶段SO 2的脱除率接近100%,该阶段时间的长短取决于活性位的数量;第2阶段SO 2的脱除效率呈快速下降趋势;第3阶段下降速度趋缓,该阶段脱硫率与硫酸的脱附速率和微孔数量及表面张力有关。太西活性焦第1阶段SO 2脱除性能最好,与SEM图显示的太西焦有更多的尖角缺陷,因此活性位最多相关;第3阶段大同活性焦脱硫性能最好,与其微孔孔容大和微孔数量多有关。活性焦表面O/C比越高,脱硫性能越差。活性焦对SO 2的脱除作用与碱性含氧官能团含量有明显相关关系,太西活性焦碱性氧官能团含量高,其脱硫性能好。活性焦表面含氮量越高,其脱除SO 2的性能越好。     

准东煤基粉状活性焦对烟气中汞的吸附及再生性能研究

以准东褐煤为原料,在模拟热解气下,通过一维沉降炉分别进行炭化、先炭化后活化(两步法)及同时炭化活化(一步法)制备粉状活性焦。一步法相比于其他两种方法制备活性焦,优势在于系统工艺简单,制备速度快,投资、运行成本低。并针对活性焦对Hg0的吸附能力进行研究,比较了不同制焦的方式对Hg0的吸附性能的影响,考察了在O_2,SO_2和SO_2+O_2气氛下活性焦对Hg0吸附性能,进一步探索了乏焦的高温、微波解吸及对Hg0的二次吸附规律。结果表明:一步法获得的活性焦样品具有大的比表面积、微孔比表面积和丰富的C■O官能团,因此等量的活性焦对Hg0的吸附性能优于炭化、两步法,其3 h的吸附量分别为6. 53,3. 62和5. 41μg/g; O2提供活性焦表面上活性氧位,进而促进Hg0在活性焦表面吸附,SO_2抑制Hg0的吸附,主要因为SO_2与Hg0在活性焦上发生竞争吸附,但是SO_2与O_2同时存在时,在活性焦上进一步形成具有强氧化性的SO42-,促进Hg0的化学吸附;微波下,15 min内吸Hg0活性焦解吸完全,其解吸速率大于高温解吸速率,高温、微波解吸后的活性焦进行二次吸附,微波解吸后其吸附量大于高温解吸后的活性焦,其3 h的吸附量分别为5. 962和7. 280μg/g,说明微波对活性焦再生具有促进的作用,其原因是在微波解吸过程对活性焦具有再活化和促进微孔生成。     

含氧卤化物改性制备烟气脱汞用活性焦及其表征与评价

通过捏合过程向活性焦中加入卤酸钾添加剂对活性焦进行改性制备,使用扫描电镜和X射线能谱分析等表征手段对制备的活性焦样品的表面形貌、含氧官能团种类和相对含量等进行分析,使用模拟烟气对制备的活性焦样品进行汞吸附性能评价。研究发现,卤酸钾添加剂的部分分解作用可提高活化程度,优化活性焦的孔隙结构;同时发现卤酸钾添加剂可增加活性焦中C—O官能团的相对含量,与空白活性焦样品相比,3种改性后的活性焦样品中C—O官能团的相对含量分别增加13.2%,15.2%,15.7%。汞吸附性能评价发现随着活性焦中C—O官能团相对含量增加,汞吸附性能随之增加。通过卤酸钾添加剂对活性焦改性制备可有效提高其汞脱除效率。     

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。     

褐煤经微波改性后界面性质的变化对其成浆性的影响

在900 W功率下考察了不同微波辐照时间对褐煤界面性质的影响,同时考察了这些变化对褐煤成浆性的影响。利用化学滴定法、低温氮吸附法和扫描电镜,探讨了煤样的表面含氧官能团、孔隙结构、表面形貌及分形维数在微波辐照后的变化。试验结果表明:随着微波辐照时间的增加,褐煤的含水率及脱水速率逐渐降低;褐煤表面含氧官能团含量逐渐降低;煤样的比表面积先升高后逐渐降低,平均孔径和孔体积均先降低然后再逐渐升高;煤粒表面逐渐趋于平整光滑;煤样孔隙的分形维数逐渐减小。将这些煤样制浆后发现褐煤的定黏浓度由原煤的51.3%上升到微波辐照12 min时的54.58%。     

废弃焦粉及半焦的脱灰活化研究

焦粉、半焦是冶金、化工、电石等生产企业将工业焦炭破碎时产生的一种副产物,灰分高,比表面积和孔容都比较小,为了提高其性能,需要进行脱灰、活化。试验采用不同浓度HNO3、KOH对其进行脱灰试验,然后进行高温水蒸气活化,并利用FTIR红外光谱测试其表面官能团的变化,利用N2等温吸附对样品处理前后的BET比表面积、孔径、孔容进行测定,得出最佳脱灰工艺条件为:用浓度为20%的KOH处理后,再用硝酸处理脱灰率最高,样品灰分可降至8%左右,硝酸处理后样品表面酸性官能团明显增加。焦粉经高温水蒸气活化后,孔径以中孔为主,微孔含量很少,比表面积达到了80 m2/g,比原料焦粉提高了近5倍。     

焦炭热性质多层模型

首先将收集到的36组模拟炼焦炉实验数据分为3组,通过第1层模型得到判别其中反应性最大的一组数据的判据,再通过第2层模型建立了关于其他2组数据的焦炭反应性和矿物质催化指数之间的关系.实践表明,多层预测模型形式简单,煤焦背景清楚,对炼焦厂工业生产指导尤其有效.     

褐煤微波脱水过程中水分的迁移规律和界面改性研究

针对褐煤脱水能耗高、易复吸的难题,运用自制微波脱水系统,对蒙东褐煤进行5种不同功率和4种不同粒度的脱水实验。建立了褐煤微波脱水的数学模型并采用有限差分法求解,实验结果与模型计算结果吻合良好。采用扫描电镜(SEM)和低温氮吸附仪测定脱水前后煤样的表面形态和孔隙结构。采用化学滴定法测定羧基和酚羟基官能团的变化。通过恒温恒湿复吸实验和热重分析确定煤样的复吸和自燃特性。发现微波脱水后褐煤复吸水分远低于热风干燥褐煤的19.87%,着火点也由原煤的275 ℃提高到295 ℃以上。说明微波脱水后褐煤的界面稳定性得到改善,不易复吸和自燃。