CO_2对褐煤热解行为的影响

利用热天平和快速升温固定床进行了CO2气氛下褐煤热解特性的研究,考察了CO2对半焦的产率和气体产物分布的影响。通过对半焦的比表面积、孔结构、官能团和元素含量的分析,确定了CO2对煤热解过程的影响机制。CO2对新生半焦的气化反应破坏了含氢的半焦结构,一方面,促进了羟基、甲基、亚甲基等基团的断裂和苯环的开裂;另一方面,减弱H与其依附本体的结合,增加了氢的流动性,引发了更多的氢自由基生成。这些氢自由基与煤大分子断裂生成的碎片自由基结合生成更多的挥发分,使半焦有较大的比表面积、孔容和开孔率。CO2的引入促进了煤的热解和挥发分的生成,增大了H2、CO、CH4和C2H6等小分子烃类物质逸出,降低了半焦的产率。     

γ射线辐照对煤中自由基浓度变化和电解加氢液化的影响

利用电子顺磁共振(ESR)波谱仪对γ射线辐照前后的煤样进行了自由基的测试,结合气相色谱分析研究了辐照对煤结构的影响,并对辐照前后的煤样进行了电化学测试。结果表明,辐照可以促进煤中大分子烷烃链及杂原子的断裂,并产生氢气、甲烷等小分子量的气体,当辐照剂量为40 kGy时,自由基浓度达到最大。而自由基浓度的增大有利于煤的电解加氢液化,且当辐照剂量为40 kGy时,电流密度达到最大。     

γ 射线辐照对煤中自由基浓度变化和电解加氢液化的影响

利用电子顺磁共振（ESR）波谱仪对 γ 射线辐照前后的煤样进行了自由基的测试,结合气相色谱分析研究了辐照对煤结构的影响,并对辐照前后的煤样进行了电化学测试。结果表明,辐照可以促进煤中大分子烷烃链及杂原子的断裂,并产生氢气、甲烷等小分子量的气体,当辐照剂量为40 kGy 时,自由基浓度达到最大。而自由基浓度的增大有利于煤的电解加氢液化,且当辐照剂量为40 kGy 时,电流密度达到最大。     

煤加氢热解研究：Ⅰ.宁夏灵武煤加氢热解的研究

本文在１００克固定床反应器中对宁夏灵武不粘结煤的加氢热解进行了研究，反应温度７７３～１０７０Ｋ，压力０．２～４ＭＰａ，反应产物的收率与组成和惰性气氛下的热解进行了比较。研究结果指出：在氢气气氛下热解转化率和焦油收率大大提高，表明了在氢压下煤热解初期生成的自由基与氢反应，抑制了自由基间的相互结合，而生成较多的低分子化合物。与惰性气氛下热解相比，温度 ８７３Ｋ和压力为３ＭＰａ下的加氢热解焦油收率提高２     

分散剂表面吸附特性和相关电化学性质对煤浆分散体系流变特性…

采用１７种不同变质程度的中国煤，详细研究了一种阴离子型分散剂在煤表面的吸附特性及其相关的表面电化学性质对煤成浆性及浆体流变特性的影响。结果表明，煤成浆性及浆体流变性并不单独取决于煤对分散剂的吸附量和煤表面动电位的大小。     

煤的多段加氢热解过程及机理分析

通过对不同停留方式加氢热解过程产物的详细分析，探讨了煤多段加氢热解过程的机理。结果表明，不同停留方式对热解产物的分布及性质有重要的影响，并使氢气的有效利用率相差很大。停留温度应选在煤热解产生自由基最多的温度范围（350－500℃）；于350℃停留段在挥发组分大量逸出的过程中产生丰富的孔隙，有利于后续加氢反应的进行；低温下的停留过程使气相中的氢优先与煤中的含氧官能团结合而生成酚类，从而避免了在更高温度下生成水；加氢热解半焦中化学官能团的断裂主要与热解温度有关，停留过程只是通过稳定热解产生的自由基和较重热解产物的进一步加氢而改变产物的分布和组成。     

煤孔结构特性对水煤浆性质的影响分析

通过三种不同的方法(CO2吸附法、N2吸附法和压汞法)测试了不同变质程度煤的孔结构性质，分析了煤的孔结构特性与水煤浆性质之间的关系。结果表明，煤的孔结构特性对水煤浆性质的影响较为复杂，主要是煤的大孔结构对煤浆成浆性的影响。在相近的孔体积和孔径分布下，煤的成浆性差别较大。孔结构特性本身作为一个独立的因素不能完全体现出对水煤浆性质的影响程度，与煤的表面性质如含氧官能团性质、煤表面的疏水性以及煤的吸水性等密切相关，共同影响着水煤浆的性质。     

高硫煤热解过程活性氢/氧对有机硫变迁行为影响研究述评

随着优质煤资源的消耗,高硫煤的清洁高效转化备受关注,尤其是高硫炼焦煤中有机硫的调控至关重要。煤热解过程中,有机硫的变迁始于煤大分子结构中C–S键的断裂和含硫自由基的稳定,活性氢/氧是影响其转化赋存形态的重要因素。研究表明,煤在富氢/氧氛围下热解或与生物质、含氧有机物共热解的体系中,含有的活性氢/氧可弱化有机硫的C–S键,促进其断裂并及时结合生成的含硫自由基,促进煤中硫分向气相变迁,减少了含硫自由基与煤基质的二次反应。同时,高挥发分煤与高硫煤共热解过程中,相对丰富的挥发分中的活性氢/氧也会影响高硫煤中有机硫的变迁,降低焦炭中的硫含量,这为煤中硫分定向调控提供了理论基础。     

自由基浓度测定方法的再验证及其在煤化学中应用

对前人建立的标准曲线法测煤中自由基浓度进行优化,以DPPH标准样品和基准样品的二次积分面积比值为新参数,结果显示新参数标准曲线法的实测值与理论值相对误差都在5%以内;重复性、复现性实验的相对标准偏差都小于3%。将新参数标准曲线法用于分析不同煤化程度煤和新疆黑山煤(HS)沥青质的自由基浓度,发现随着煤化程度增加,其煤中自由基浓度逐渐增大,从低阶褐煤的8.531×10~(17)/g上升到高阶无烟煤3.37899×10~(19)/g;而在HS煤液化过程中,随着加氢液化温度的升高,其沥青质自由基浓度逐渐下降,从290℃的1.5793×10~(18)/g降到450℃的7.410×10~(17)/g,沥青质自由基浓度变化趋势与其产率变化趋势相一致。     

石油焦与煤混合燃料热重分析研究

石油焦与煤混合燃烧是高效处理石油焦的有效方法，作者对选用的石油焦和煤不同配比的混合燃料进行了热重分析研究。使用常压高温热天平研究、分析了各配比混合燃料的热解特性和燃烧特性。并根据化学动力学方法计算了各过程的化学动力学参数，即活化能E和频率因子A0。结果表明，各混合燃料热解起始温度大致相同，随煤焦比减小，挥发分析出速率变缓，最大释放速度所对应的温度升高，最终失重率减小，挥发分释放特性指数减小；随煤焦比增大，混合燃料着火温度和燃尽温度逐渐降低，最大燃烧速率所对应的温度降低，燃烧特性指数增大；随煤焦比减小，活化能和频率因子增大。     

煤热解过程中含氮产物的析出及金属离子的催化特性研究

选择3种典型煤种为研究对象,通过脱灰和添加含Fe、Ca、Na等金属盐,研究煤热解过程中金属离子对含氮气相产物析出特性的影响以及与煤种和温度的交互关联。结果表明,脱灰煤HCN和NH3的产率均比原煤样下降,而随温度的升高HCN的产率逐渐增大,NH3的产率则先增加后减小,在800℃有最大值。金属离子对不同变质程度煤的含氮气相产物析出的催化作用不同;Fe和Na抑制中等变质程度煤HCN的析出,而对低变质程度煤起促进作用,Ca则对HCN的析出均有一定的促进作用。而对于NH3的形成,3种离子均对中等变质程度煤有抑制作用,而对低变质程度的煤则有促进作用。不同金属离子对HCN和NH3析出的催化作用均有一定的范围。煤热解时含氮气相产物的析出是煤中固有多种金属离子共同作用的结果。     

高灰煤中矿物质及碳结构的振动光谱分析

利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱和X射线衍射(XRD),分析了广西合山煤(GX)和平顶山煤(PD)及其酸洗煤的矿物质组分和碳结构。FT-IR谱图显示,GX和PD原煤的高岭石含量最为丰富,其次是石英和方解石,由二阶导数红外谱图发现,煤中还存在云母、蛇纹石、石膏和碱性长石。此外,从FT-IR谱图出现的三个层间水OH伸缩振动峰(3 695、3 651和3 619 cm^-1)判断煤中高岭石的结晶度不高。酸洗煤的FT-IR和XRD分别显示出清晰的芳香C=C官能团峰(1 600 cm^-1)和微晶碳(002)衍射峰;原煤的FT-IR和XRD都表明,矿物质完全掩盖了碳的信息。尽管如此,原煤及酸洗煤的拉曼谱图显示出清晰的缺陷碳峰(D峰)和石墨碳峰(G峰),而矿物质的信息完全被信号更强的碳峰掩盖。酸洗处理对煤的碳结构有较弱的影响,酸洗煤的碳结构有序度略低于原煤。     

中国煤中铍的分布赋存特征研究

根据对中国不同矿区1018个煤层煤样和生产煤样铍含量数据的统计结果,分析了中国不同成煤时代、不同聚煤区煤中铍的分布特征。同时,根据对10个不同煤田煤样的实验室浮沉试验、煤岩分析等试验研究,运用Solari方法,计算了煤中各组分中铍的理论含量,讨论了中国煤中铍的赋存特征,尤其是铍在各种煤岩组分中的分布。研究表明,铍在煤中富集程度较高,但相对于世界煤中平均水平来说,中国煤中铍含量总体水平较低。煤中铍主要赋存于惰质组及伊利石粘土矿物中,在镜质组及其它矿物中含量较低。同时,中国大多数煤中铍的有机亲和性指数较高,不利于选煤过程中铍的脱除。     

Experimental study on interaction and kinetic characteristics during combustion of blended coals

The combustion behaviors and kinetic parameters of three parent coals (A1, A2, and A3) and their blends (A1/A2 and A2/A3) have been evaluated under oxidizing atmosphere (O₂ and N₂ mixtures), using a non-isothermal thermo-gravimetric analyzer. The aim of this study is to investigate the interaction between the blended components during the process of co-combustion, and the effects of blending ratio and oxygen concentration (10, 15, and 21%) on combustion performance of blended coals. When high reactivity and low reactivity coals are co-combusted, double peaks are observed in the DTG curves, and significant interaction occurs in the temperature range between the two peaks (T _p1 and T _p2). The activation energies obtained by Coats–Redfern method indicate that the activation energies of blended coals are lower than that of parent coals. The combustibility index S is used to evaluate the combustion performance of blended coals, and the results show the non-additive effects of the combustion characteristics of blended coals. The increased oxygen concentration results in a significant improvement of combustion performance of blended coals. In addition, as the blending ratio of high reactivity coal is increased, the oxygen can greatly enhance the combustion stability of blended coals.     

Evaluation of the combustion behaviour of perhydrous coals by thermal analysis

Summary Perhydrous coals are characterized by a high hydrogen content and exhibit a modified composition and physico-chemical properties in comparison with normal coals. These modifications affect the behaviour of perhydrous coals during pyrolysis and, therefore, may have an influence on the subsequent combustion process. In this work the combustibility behaviour of a series of perhydrous coals was evaluated in order to study the effect of hydrogen enrichment during the thermal treatment of the coals in an oxidant atmosphere. To this end temperature programmed combustion tests for the coals, and air isothermal (500°C) reactivity tests for their chars, were carried out in a thermogravimetric analyser. A clear relationship between the combustion behaviour of the perhydrous coals, and the aromatic to aliphatic hydrogen ratio was found.     

Examination of sorption and desorption of hydrogen on several samples of polish hard coals

Performed tests showed that at 298?K hard coals sorb relatively small amounts of hydrogen. Those amounts depend on carbon and oxygen content in tested coals. The most considerable amounts of hydrogen are sorbed by coals characterized by strong surface hydrophobicity and high content of aliphatic hydrocarbons. The hydrophilic nature of coal surface does not lead to higher sorption of hydrogen. It was found that the change in amount of sorbed hydrogen is closely related to the moisture. For high moisture coal a significant decrease in hydrogen sorption is observed. Also tests on hydrogen desorption on hard coals were carried out using method of lowering hydrogen pressure above the sorbent. Obtained results showed that tested coals desorb various amounts of hydrogen. Process of sorption is reversible only for some coals, while for the others the desorption isotherm partially lies beneath the sorption isotherm, which indicates that in addition to hydrogen some other chemical substances are emitted from coal.     

煤的水热处理对其缔合结构的影响

对四种不同变质程度的烟煤进行了热处理和水热处理，采用二硫化碳N甲基吡咯烷酮（CS2 NMP,1∶1 volume ratio）混合溶剂在室温下对原煤及处理后的煤进行了抽提。结果发现，适当条件的热处理和水热处理均可以提高其在混合溶剂中抽提率，水热处理较热处理更能有效增加煤的抽提率。红外光谱分析表明，水热处理的煤样在波数为3410cm－1左右的吸收峰变小，由于水热解处理后氧的脱除而使—OH减少，使得由羟基形成的H键被削弱，因而抽提率增加。水热处理具有脱除矿物质的作用，对高变质程度的煤还可以脱除原煤中的π阳离子缔合，从而可以明显提高其抽提率。此外，对煤的水热解机理进行了探讨。     

基于布谷鸟算法与BP神经网络的煤灰变形温度预测

以120种煤样为数据基础,采用布谷鸟算法(CS)优化BP(Back Propagation)神经网络,建立了CSBP模型对单煤、煤掺添加剂和配煤等3类样本的煤灰变形温度(DT)样本进行预测。模型以煤灰化学成分及其组合参数等13个变量作为输入量,以变形温度(DT)作为输出量。CSBP模型预测结果与BP神经网络模型预测结果进行对比发现,无论是单煤、煤掺添加剂还是配煤,CSBP模型较BP模型对煤灰变形温度(DT)的预测都更加精准,平均相对误差分别达到了3.11%、4.08%和4.22%。另外,对比3类样本预测结果发现,无论是CSBP模型还是BP模型,相比单煤预测而言,煤掺添加剂及配煤的预测误差都有明显的增加。     

不同水煤浆分散剂与煤之间的相互作用规律研究 Ⅶ 酸碱脱灰处理煤的性质变化及其对成浆性的影响

研究了酸－碱脱灰处理对鹤壁、淮南和靖远煤的有机组成、表面性质以及成浆性的影响。结果表明，酸－碱脱灰处理后煤质特性都发生了明显变化。主要表现在灰分下降，水分增加，挥发分降低，总碳量和芳香碳增加；氧的质量分数下降，酚羟基氧质量分数增加；硫的质量分数降低。酸－碱脱灰处理后煤的成浆性明显变差，在煤粒度分布、分散剂种类和用量相同时，脱灰处理使鹤壁、淮南、靖远三种煤成浆的定黏（1 000 mPa·s）浓度，分别比相应原煤下降了4.6%，6.6%和4.4%。进一步研究表明，经酸－碱脱灰处理，上述3种煤对所用4种分散剂的吸附量都明显增加，煤粒的Zeta电位也明显增加。酸－碱脱灰处理使研究用煤的成浆性变差，主要是由于煤的有机组成和表面性质变化引起的。     

Catalysis of the kemp elimination by natural coals

Commercially available coals were found to be efficient heterogeneous catalysts of the Kemp elimination reaction in aqueous solutions. A pH-rate profile study suggests that catalysis originates from specific catalytic groups and not simply from the large graphitic surface area. The low-quality lignite coals, which exhibit similar catalytic efficiency per weight to that of molecularly imprinted polymers, are better catalysts for this reaction in comparison with the bituminous coals.