煤氧化增重现象中的控制反应及其动力学解析

以热重实验中的煤氧化增重现象为线索, 对400 ℃前煤氧化的反应机理和动力学过程进行了理论研究. 借助于平行反应理论, 将煤低中温氧化过程简化为3 个平行的竞争反应, 包括水分析出、氧吸附和固相氧化产物分解的反应以及直接的“burn-off”反应. 通过对不同氧体积浓度(10%, 21%和40%)下的实验数据全过程上的非线性最小二乘法拟合, 确定出各反应的动力学参数以及相应的温度作用范围. 模化的结果与实验数据高度贴近, 证明了反应模型和计算方法的可靠性. 煤低中温氧化过程中的质量变化, 主要是由氧吸附反应和固相氧化产物的分解反应所控制的; 由直接的“burn-off”反应所引起的质量变化则相对较小. 煤氧化增重现象对应的反应及动力学过程并不能由单一反应模型来近似. 氧浓度的提高导致氧吸附反应和固相氧化产物的分解反应加剧, 而“burn-off”反应受氧浓度的影响并不显著, 这是由用于解析动力学参数而选定的实验数据的温度范围和特征所决定的.     

原位漫反射红外光谱中采用新的实验手段研究煤岩显微组分中的氢键

首次提出采用小瓷片反应器,结合增大载气流量的方法进行产生挥发组分固体的原位漫反射红外光谱实验,研究了两种煤的镜质组和丝质组中的氢键分布及热稳定性.两种显微组分间氢键分布的规律相似;镜质组中SH-N、羧酸二聚体和自缔合羟基等的热稳定性比丝质组中的高.但对OH-N、羟基四聚体和OH-OR₂的热稳定性随煤岩组分的变化无明显规律;随着温度的升高,OH-π含量先升高后降低,于350～380℃达最大值,其中镜质组OH-π的含量增加较快.显微组分中氢键的变化规律反映了其结构上的差异.     

Hydrogen Bonds in Coal -The Influence of Coal Rank and the Recognition of a New Hydrogen Bond in Coal

By means of in-situ diffuse reflectance FTIR.The IR spectra of 6 coals with different ranks were obtained from room temperature to 230℃.A new curve fitting method was used to recognize the different hydrogen bonds in the coals.and the influence of coal ranks on the distribution of hydrogen bonds(HBs) in the coals and their thermal stability were discussed.The results show that there is another new HB(around 2514cm^-1) between the-SH in mercaptans or thiophenols and the nitrogen in the pyridine-like compounds in the coals.and the evidence for that was provided.The controversial band of the HB between hydroxyl and the nitrogen of the pyridine-like compounds was determined in the range of 3028-2984cm^-1,and the result is comsistent with but more specific than that of Painter et al.It was ound that the stability of different HBs in the coals is influenced by both coal rank and temperature,For some HBs.the higher the coal rank,the higher the stability of them.Within the temperature range of our research,the stability of the HB between the hydroxyl and the π bond increases to some extent for some coals at temperatures higher than 110 or 140℃.     

散射对煤粉太赫兹光谱定量分析的应用研究

在利用太赫兹光谱系统对煤质进行定量分析的过程中,样品压片内部煤粉颗粒和高密度聚乙烯颗粒之间的空气孔隙使太赫兹波产生散射进而导致所测煤样本征吸收光谱产生误差。针对样品压片中煤粉颗粒和空气孔隙存在形式的不同建立了压片等效结构,采用Foldy-Twersky EFA理论和迭代Waterman-Truell EFA理论在2~3.5 THz频率区间内对压片内部的散射情况进行了数值研究,建立了煤样本征吸收谱提取模型,并利用该模型分别对六种不同粒径范围的煤粉-高密度聚乙烯颗粒混合物压片样品进行了太赫兹域消光光谱的散射校正处理。实验结果表明当煤粉颗粒直径小于38.5 μm时,高密度聚乙烯颗粒间空气孔隙对所测样品消光光谱的影响处于主导地位,当煤粉颗粒粒径处于38.5~55 μm时,煤粉颗粒散射与空气孔隙散射导致的消光在数值上较为接近,随着颗粒直径进一步增加,煤粉自身散射对吸收光谱的影响也逐步增强并处于主导地位。散射校正前后煤样吸收谱的相关系数和均方根误差表明文中所述模型能够有效减小105 μm以下粒径范围内散射对煤粉-高密度聚乙烯混合物压片样品太赫兹吸收光谱的影响,为太赫兹域煤质吸收光谱的定量分析提供了理论基础。     

考虑塑性屈服的井下弹道式煤矸分离理论研究

为完善井下弹道式煤矸分离方法的理论体系,对煤和矸石碰撞反弹过程中的弹塑性行为进行研究。以Hertz接触理论为基础,结合Drucker-Prager准则确定了煤和矸石碰撞过程中初始屈服点相对位置的表达式,指出该位置与泊松比近似呈线性关系,并得到初始屈服时相对变形量、接触力和相对速度的数学模型。基于线性强化弹塑性模型,得到接触力与变形量的函数关系,并依据能量守恒定律,确定碰撞分离时刻的相对速度,进而得到反弹距离的理论模型。在单颗粒冲撞实验台上对煤和矸石进行碰撞反弹试验,试验表明：反弹距离随初始速度的增加基本呈增大趋势,当初始速度较小、煤和矸石破碎较少时,采用材料参数平均值计算得到的反弹距离理论解与试验平均值的一致性较好,当煤和矸石有破碎产生时,由于能量的损失,试验平均值小于理论解。     

污泥型煤技术处理污泥的基础研究Ⅰ.制备废水污泥型煤工艺？…

提出了粉煤与污泥共混压制型煤的方法，以实现污泥的洁净化、能源化处理。研究了不同成型条件，如成型压力、水份、不同污泥及混合比例等对污泥型煤性质的影响，并根据上述实验结果提出制备污泥型煤的优化工艺，给出了污泥与煤共成型的机理模型。结果表明，污泥添加的比例为２０～３０％之间，成型压力高于２０ＭＰａ时，型煤的抗压强度高于添加１０％黄泥所制型煤的强度。由此得出污泥完全可以代替黄泥；污泥型煤的热值高于黄泥型煤     

平朔气煤DF_5的组成特性及煤液体统计平均结构参数的相似性

烟煤煤焦油、沥青和煤萃取物的表观特性的相似性已受到人们广泛关注[1]。早在1956年Ｏｒｉｎｇ等人[2]已用红外光谱研究了高真空短途径热解煤焦油和原煤的组成。研究表明,煤焦油中存在和原煤相同或相似的物质。80年代Ｌａｄｎｅｒ[3]指出,煤的萃取物结构特征反映了煤中的部分原始结构单元,所以根据萃取物的结构特征去推测煤的结构是合理的。研究也指出[1],煤萃取馏分的平均分子量和部分沥青馏分的平均分子量非常相近。因此煤中在强溶剂中能溶解的部分(萃取馏分)和煤焦油、沥青之间的相似性已被作为一个煤焦油中的部分高分子化合物代表煤中部…     

氧弹燃烧-离子色谱法测定煤中氯含量

建立了氧弹燃烧-离子色谱测定煤中氯含量的方法.在加有(NH4)2CO3溶液和过量氧气的氧弹中燃烧煤样,释放的氯被(NH4)2CO3溶液吸收,过滤溶液后, 采用离子色谱外标法测定滤液中氯的浓度,最后计算出煤中氯的含量.色谱工作条件:淋洗液为1.8 mmol/L Na2CO3与1.7 mmol/L NaHCO3混合液,流速1 mL/min;再生液为40 mmol/L H2SO4,流速0.5 mL/min;进样量20 μL.色谱标准工作曲线线性相关系数0.9996;10次测定1 mg/L Cl-标准溶液的均值为1.0012 mg/L,相对标准偏差为1.34%;8个煤样加标回收率为90.7%～104.3%;测定标准物质GBW11119 及GBW11120的相对误差分别为1.75%和1.36%;对比研究显示,氧弹燃烧-离子色谱测定8个煤样(除两个煤样外)氯含量结果远高于艾士卡剂混合熔样-离子色谱测定结果,表明艾士卡剂混合熔样过程由于煤样未处于完全密闭状态导致部分氯的散失.     

Ca-Fe-Ce系催化剂对无烟煤燃烧的影响

利用热天平研究了Ca-Fe-Ce系催化剂对无烟煤燃烧特性的影响。结果表明,复合催化剂中各个组分之间具有一定的协同作用,其催化效果优于单一催化剂。升温速率、分散程度、燃烧气氛等因素对催化无烟煤燃烧特性具有明显的影响：升温速率越快,催化燃烧时燃点降低得越多;催化效果随着催化剂在煤粉分散程度的增加而增加;氧气浓度越大,催化剂使煤的燃点降低越明显。     

配煤燃烧过程中煤灰熔融性研究

采用灰熔点较低的神华煤和较高的准格尔煤以及这两种煤组成的混煤在沉降炉内进行实验,模拟实际电站锅炉内结渣的形成过程。采用SEM、XRD技术对煤粉和灰渣的微观形貌和晶相成分进行分析。结果表明,准格尔煤粉中包含的大量高岭石和勃姆石为莫来石的大量生成提供了条件,神华煤中不含勃姆石,高岭石的含量也不多,莫来石的生成量很少。莫来石在高温下遇到石灰石的分解产物CaO,要与之反应生成钙长石,这是神华煤灰渣中没有检测到莫来石衍射峰的主要原因。莫来石是一种高熔点矿物（1850℃）,能显著改善煤灰的熔融温度,神华煤灰渣中不含莫来石,灰渣中缺少大量能在其熔融过程中发挥“骨架”作用的成分,这是导致神华煤灰熔融温度较低的一个重要原因。