龙岩煤不同宏观煤岩组分的热破碎性质研究

用筛分和浮选法对龙岩煤进行分选, 得到不同粒径、不同宏观煤岩的龙岩煤颗粒。在热天平上进行热解破碎研究,并在自制的小型流化床上进行燃烧破碎试验。结果表明,亮煤与灰煤均发生一次破碎, 破碎后生成许多细小颗粒, 其中粒径0.8mm以下的细颗粒占多数;暗煤则不发生一次破碎。随着升温速率和颗粒粒径的增大, 一次破碎变得较为剧烈;颗粒性质、颗粒粒径、炉床温度和燃烧时间等因素对龙岩煤在流化床燃烧中的破碎均有重要影响。亮煤与灰煤因结构致密, 颗粒中大孔隙少, 显微硬度大, 灰分少等原因使得它们在燃烧中发生严重破碎;而暗煤颗粒则因相反的原因不发生破碎或仅发生轻微破碎。粒径越大, 炉床温度越高, 燃烧时间越长, 破碎越剧烈;亮煤与灰煤在燃烧中均发生了二次破碎, 其中亮煤的二次破碎更剧烈;燃烧后期, 亮煤的颗粒破碎比灰煤更快;由于破碎, 入炉煤颗粒平均粒径在燃烧早期迅速减小, 而后随着燃烧的进行而逐步趋于一个稳定值;亮煤在流化床燃烧中服从等密度燃烧模式, 暗煤服从等直径燃烧模式, 而灰煤则服从混合燃烧模式。     

中变质煤小分子相对煤的吸附及渗流特性影响

为研究煤中小分子对煤的瓦斯吸附及流动特性的影响,采用四氢呋喃溶剂萃取煤中可溶有机小分子,得到萃取后煤样(残煤)。对原煤和残煤分别进行甲烷等温吸附、解吸实验和径向渗流实验;同时,采用氮气吸附法测试了它们的孔隙结构参数。结果表明,残煤的饱和吸附量a值低于原煤,吸附常数b值增大,萃取小分子降低了煤对甲烷的吸附能力,提高了低压段(<4 MPa)煤对甲烷的解吸速率;原煤的孔体积和平均孔径高于残煤,比表面积和微孔孔体积却减少;萃取后,煤粒表面传质阻力和扩散阻力均减小,残煤甲烷解吸速率和解吸量均高于原煤;同一渗流条件下,残煤的渗透率明显高于原煤。分析认为,煤中部分小分子被溶解后,煤孔隙结构的改变,降低了煤对瓦斯的吸附能力,减小了甲烷在煤粒中的内外扩散阻力,扩大了瓦斯在煤中的流动通道,改变了煤层储运特性,为煤储层的化学增透提供依据。     

吡啶萃取对烟煤热解过程焦油生成特性的影响

煤中含有以非共价键结合的可萃取物，煤的萃取物和萃余物热解反应性不同。本研究首先用醋酸消除煤中静电作用力，再以吡啶萃取消除氢键作用力，通过热重和固定床研究了煤萃取物和萃余物的热解特性。相对于原煤，萃取物（E1）的H/C原子比较高，而萃余物（R1）比原煤的孔径有所增大。热重实验表明，萃取物热分解温度低，失重率大；萃余物在485℃之前失重大于原煤，温度高于485℃小于原煤。固定床氮气热解表明，萃取物（E1）的焦油产率和气体比原煤高；萃余物（R1）的焦油产率低于原煤焦油产率。而氢气气氛下，萃取残渣的焦油产率明显高于原煤，这是由于吡啶萃余物具有更开放的孔结构，有利于加氢热解过程氢向孔内扩散，减少了缩聚反应。     

焦化过程半焦孔隙结构时空变化规律的实验研究——孔隙率、比表面积、孔径分布的变化

以井式加热炉(φ150mm×300mm) 为主体模拟工业炼焦过程，借助压汞法考察了焦化过程中不同焦化温度、炉内径向不同位置半焦的孔隙结构参数的变化。结果表明，半焦中存在丰富的大孔和中孔，孔隙率和比表面积随焦化温度、径向位置呈规律性变化；相同焦化温度下，由边缘沿中心方向先减少后增加；相同位置下，孔隙率随着温度的升高逐渐变小，至900℃后孔隙率略有增大，比表面积在900℃左右达到最小值后随温度升高又迅速增加；此外，半焦孔隙以孔径大于5.0μm的孔为主，孔径小于0.4μm、介于0.4μm～5.0μm和大于5.0μm的孔累积孔隙分率分别约占总孔体积分数的10％、20％和70％，孔径分布的高峰处于60 μm～150μm。SEM分析显示，焦柱中存在丰富的大孔，且边缘和中心处孔径较大。     

助熔剂对煤焦高温气化反应性的影响

研究了平顶山十二矿高灰熔点煤灰分别添加助熔剂(氧化钙和三氧化二铁)后灰熔点的变化规律，并考察了1 300 ℃～1 550 ℃范围内适宜助熔剂添加量下煤焦的气化反应性变化规律。实验表明：以灰的流动温度（t3）为选择依据，十二矿煤助熔剂氧化钙、三氧化二铁的适宜添加量相应为：3%～7%和5%～10%；助熔剂添加量对煤焦气化反应性的影响与气化温度密切相关。较低气化温度时，煤焦的气化反应性随添加量的增加而提高，但随温度的提高，助熔剂添加量对煤焦反应性的影响逐渐减弱，温度升至1 550 ℃时，助熔剂的影响几乎消失。助熔剂在高温下的熔融、团聚导致其在煤焦中分散性的改变，从而使助熔剂在较低温度下具有的催化作用很快消失，这可能是高气化温度下煤焦气化反应性不受助熔剂影响的最重要原因之一。     

热处理对煤焦反应性及微观结构的影响

用热天平和XRD考察了热处理对二种煤(河北蔚县褐煤、四川湔江烟煤)镜质组半焦微观结构和反应活性的影响。TGA结果表明，热处理温度增加，蔚县煤镜质组(YXV)与湔江煤镜质组(JJV)焦炭的反应性降低；YXV焦炭的反应性随着热处理时间的增加而急剧下降，但一定热处理时间(60 min)后，其下降趋势变缓；热处理时间对JJV焦炭的影响较小。XRD结果表明，在热处理温度为900 ℃，初焦热处理时间为60 min时，YXV焦炭晶格结构发生明显改变，900 ℃以上，YXV焦炭芳香堆垛高度Lc随着热处理时间的增加而增加；热处理时间对JJV焦炭的影响不如YXV显著，而只有在较高的热处理温度(1 200 ℃)下，碳的微观结构才出现明显的有序化。热处理导致的焦炭微观碳结构趋于有序化是焦炭反应性下降的主要原因。     

超临界水中煤基多孔炭孔隙形成过程的研究

在半连续超临界水反应器(SCWR)中考察了不同温度、反应时间下昭通褐煤的转化特性,结合半焦有机官能团及碳微晶结构分析,推测在超临界水中半焦孔隙的形成过程以及煤中矿物质的作用。结果表明,超临界水首先快速萃取出褐煤热解产物,促进了半焦石墨化,形成良好的炭素前驱体,此过程对半焦孔结构基本无作用;当温度高于550 ℃,炭素前驱体发生气化反应,产生了较多的C-O-C交联结构,比表面积明显提高,逐渐形成多孔炭材料;脱灰后的煤在升温过程中具有更高的萃取率,形成有利于微孔产生的炭素前驱体,煤中的矿物质更有利于中孔的形成。     

用GC/MS分析研究大同原煤及氧化煤的甲醇/四氢呋喃萃取物

为了研究氧化对煤样萃取性能的影响，先将大同煤破碎到200目并在105 ℃干燥，然后在温和条件下用双氧水进行氧化。将原煤和氧化煤在超声辐射下用甲醇/四氢呋喃(THF)混合溶剂进行萃取，并用GC/MS进行分析测定。结果发现，在两种甲醇/THF配比下，氧化煤的萃取率均高于原煤；而且随着萃取剂中THF浓度的提高，萃取率增大；从GC/MS测定结果看，四种萃取物的组成各不相同，显示氧化和萃取剂中THF含量的变化均能改变萃取物的化学组成，但四种萃取物中检测出的化合物均以烃类为主。另外，煤粉通过与萃取物和溶剂形成胶体而悬浮于上层清夜中，因此，超声条件下对煤进行萃取时必须过滤。     

甲烷在富纳米孔炭质吸附剂上的吸附

分析了以石油焦为原料采用复合活化工艺制备的吸附剂的孔结构特性。发现吸附剂微孔含量在90%以上并且主要集中于1 nm～2 nm之间，是富含纳米孔的吸附材料。甲烷在此吸附剂上的吸附研究表明，在25 ℃，3.5 MPa的条件下，甲烷质量吸附量超过14.0%；有效体积吸附量超过120?V/V(吸附甲烷的体积/容器的体积)。甲烷在富纳米孔炭质吸附剂上的等温吸附曲线表明，吸附类型属于Ⅰ类吸附，符合微孔填充理论；等压吸附曲线表明，低温有利于体积吸附量的增加；吸附剂中水分的增加对吸附有不利的影响。     

新疆高碱煤分选组分中碱性矿物赋存及差异演化研究

以新疆五彩湾高碱煤为原料,通过有机重液浮选和理化分析及热力学模拟解析活性矿物质热演化特性。结果表明,五彩湾煤以密度在1.40-1.50 g/cm~3的组分为主(质量分数超过70%)。可溶性Na和K等主要存在于较低密度组分(-1.40 g/cm~3)中;在高密度(+1.50 g/cm~3)组分中发现了以硅铝酸盐形式存在的碱及碱土金属(AAEMs)。Ca主要以方解石形式存在,伴随高岭土和石英富集在高密度组分中。在低温(500℃)灰化时少量Na释放,大量可溶钠盐的残留导致各分选组分中Na的扩散量相差不大。在815℃热处理温度下,低密度组分中大部分Na挥发到气相中;高密度组分中的部分碱金属可被黏土(高岭土)和石英等矿物质捕获,抑制其释放。Fact Sage热力学模拟发现,温度低于550℃时Na盐仍稳定存在于灰中;温度高于550℃时Na盐开始挥发,同时部分Na向NaAlSiO_4转化;在约620℃时,Na盐消失,同时NaAlSiO_4的含量逐渐趋于稳定。SiO_2含量的差异显著影响含Na等矿物质的演变行为。在500-815℃,Ca以CaSO_4和硅铝酸钙的形式稳定存在,而M g则在不同形式的硅酸盐之间发生转变。     

流化床条件下煤的一次爆裂特性的实验研究

流化床锅炉中煤的爆裂特性对锅炉运行的炉内传热、碳转化率和细微颗粒的排放等许多方面有重要影响。本文在一台小型常压流化床反应器中研究了了种烟煤的一次爆裂烟煤的。对此烟煤不同宏观煤岩类型（亮煤和暗煤）的一次爆裂特性进行了比较研究。实验发现颗粒的一次爆裂率和爆裂程度很大程度上取决于颗粒粒径以及煤颗粒的组成,亮煤具有与暗煤不同的一次爆裂特性,同一粒径的煤颗粒爆裂后形成具有一定特点的粒径分布。针对不同煤岩类型     

镜煤与丝炭粉碎特性的比较研究

镜煤与丝炭是煤中两种主要的、煤显微组分组成较为单一的宏观煤岩组分，它们的结构性质有极大的差别，在煤的加工利用中，它们的反应性以及其它物理化学行为也是完全不同的。因此，煤岩组分的工业化分离一直是煤科学家及煤化工专家追求的目标［１，２］，煤显微组分的分离...     

不同水煤浆分散剂与煤之间的相互作用规律研究: Ⅺ 分散剂改性煤粒的界面性质及其对CWS性质的影响

测定了10种分散剂与14种煤所形成分散体系的Zeta电位，研究了分散剂对改性煤粒界面电化学性质的影响。结果表明，煤的变质程度越低、溶出高价离子越多，分散剂改性煤粒的Zeta电位越低。阴离子分散剂亲水基团的数量和所带电荷越多，改性煤粒的Zeta电位越高。非离子分散剂使改性煤粒的Zeta电位降低。阴离子分散剂改性的煤粒，Zeta电位大小能很大程度反映煤粒的亲水性强弱，很多阴离子分散剂改性煤粒的Zeta电位都与其吸水量成正相关。建立了包括煤自身亲水性（Mad）、分散剂亲水改性程度（△MHC）, 以及Zeta电位（ζ）和分散剂在单位煤表面积上的吸附量（Γs）在内的成浆性经验模型：CFV = 76.62 1.896Mad 3.430△MHC+0.489Γs·ζ。该模型的计算值与实验结果很相近，而且还能反应出各变量对煤的成浆性所产生的影响。     

电石渣催化煤燃烧特性的影响因素分析

用热重法研究了不同条件下电石渣的催化煤燃烧特性，发现电石渣对晋城煤的着火温度和固定碳燃尽率都具有一定的促进作用，而且随添加量的增加助燃作用增强。采用干法混合方式添加0.5%电石渣的助燃作用很小，而采用浆状混合方式则具有较为明显的助燃效果。添加0.5%电石渣能使晋城无烟煤的着火温度由582 ℃降低到576 ℃，使潞安贫煤的固定碳燃尽率由89.41%提高到94.84%，而对长广高灰烟煤的着火和燃尽特性都影响很小。     

福建无烟粉煤纸浆黑液富氧流化床催化气化研究

在实验室小型流化床反应器中研究了福建龙岩无烟粉煤纸浆黑液富氧催化气化的特性，考察了纸浆黑液催化剂添加量不同时氧体积分数变化对碳转化率、产气率、煤气组成与热值的影响。结果表明，纸浆黑液催化和富氧气体燃烧的双重作用明显地提高了煤的碳转化率和煤气有效组成；纸浆黑液中钠碱对煤焦气化的催化与对煤灰分中SiO2和Al2O3等氧化物的熔制反应同时发生并存在着竞争；纸浆黑液中钠碱对高温碳与气化剂之间多种反应表现出不同程度的促进。龙岩无烟粉煤在纸浆黑液富氧催化气化时适宜操作条件是氧的体积分数40％和蒸汽/富氧比为1.4kg/m3～2.0kg/m3。碳转化率94％、煤产气率为3.62m3/kg、煤气热值为7.33mJ/m3。     

加压下煤的着火特性的研究 Ⅱ.煤及煤焦性质的影响

在加压条件下,研究了煤化程度、煤的岩相成分、煤焦及其制备方法、添加催化剂等与着火特性的关系。随煤化程度增加,煤的着火点和燃烧时间随之增加。所研究煤中镜质组的着火点高于丝质组的,而快速成焦后丝质组焦的着火点高于镜质组的。快速干馏焦的着火点显著地低于慢速干馏焦的,且煤焦着火温度随干馏温度增加而下降。在无烟煤及煤焦中添加催化剂K,Na碳酸盐后,可使着火点下降。     

新疆高钠煤中钠的赋存形态及其对燃烧过程的影响

采用不同萃取液对中国新疆高钠煤进行逐级萃取实验,利用离子色谱仪和电感耦合等离子体原子发射光谱仪对萃取制得的滤液和固体煤样进行相应的元素分析,并通过逐级萃取后煤样的着火温度、燃尽温度和综合燃烧特性指数来分析高钠煤中不同存在形式钠对其燃烧特性的影响.结果表明,中国新疆高钠煤中的钠主要以水溶钠为主,有机钠和不可溶钠含量较少.影响高钠煤中水溶钠含量的主要因素有煤颗粒内部孔隙结构和颗粒粒径,且高钠煤中有机钠在各个粒径范围都保持了相对稳定的含量.煤种不同会导致煤中水溶钠与水溶氯的存在形式不同.煤中水溶钠的存在不利于高钠煤的着火温度和燃尽温度的降低与燃烧特性的提高,相反煤中的有机钠却对其具有促进作用.     

粒径及加热速率对烟煤膨胀特性的影响

将不同粒径烟煤在实验室沉降炉中进行了不同加热速率下的热解实验，研究了煤粉粒径及其加热速率对煤粒膨胀特性的影响。实验结果表明，煤粒在热解过程中发生了明显的膨胀，形成了具有中空结构的煤胞型焦炭，这是煤中较高镜质组体积分数造成的。在相同加热速率下，随粒径减小煤粉颗粒膨胀越剧烈，随粒径增大煤粒膨胀程度之间的差异有减小的趋势。煤样不同膨胀特性是镜质组体积分数不同的结果。镜质组体积分数越高，在热解过程中更容易软化、变形，发生剧烈膨胀。当加热速率从0.5×104K/s升高到4×104K/s时，煤样膨胀程度先增加后减小，表明在0.5×104K/s～4×104K/s，存在一个最佳的加热速率，此时煤粒膨胀程度最高。     

岩相因子对煤的燃烧特性的预测

为了研究显微组分对煤及焦的燃烧特性的影响，从显微组分和煤阶的角度描述反应性能的变化。本文提出考虑显微组分和煤阶的岩相因子，较好的表示煤的类型和煤化程度对燃烧特性的影响，较前人孤立地看待显微组分和煤阶的影响量大进步。用岩相因子一煤的着火关，取得比较满意的结果。