煤自燃初期的反应机理研究

从实验得到的可能引起煤自燃的8个活性基团入手，提出了一系列简单煤分子模型，利用密度泛函DFT/6-31G对其完成了几何优化，计算了包括反应焓变、吉布斯自由能和活化能等，从热力学和动力学角度分析了计算结果。基于理论计算获得了煤活性基团的活泼性次序，得出了煤自燃初期的反应机理主要是氧分子先进攻煤分子中的活性基团，产生活泼性很高的中间体，然后中间体进一步反应得到水或二氧化碳及其他反应产物，计算结果与实验基本符合。     

燃烧放热对准东煤成灰过程中钠盐释放的影响

选取典型的准东煤五彩湾煤为研究对象,在马弗炉内制备400-1200℃的燃烧灰和再热灰,采用K型热电偶测量燃烧过程中样品表面温度,通过XRF、XRD分析获得灰的成分和结晶形式,取部分灰样逐级萃取,通过微波消解及电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS),获得灰中钠的赋存特性。结果表明,燃烧和再热灰在成分和晶体形式上差异显著,再热灰钠含量明显高于燃烧灰且灰熔点偏低;随着温度升高灰中钠盐总量明显减少,其中,水溶钠、醋酸铵溶钠迅速减少,而盐酸溶钠含量先增加后减少,不可溶钠增加,释放的钠以可溶钠为主;加热温度和时间影响钠的释放,燃烧反应放热导致煤粉表面温度超过环境温度200℃以上,是钠盐过多释放的主要原因。     

萃取温度对无灰煤结构及煤基活性炭电化学性能的影响

以内蒙古褐煤为原料,N-甲基吡咯烷酮为萃取剂,在不同温度下萃取制备无灰煤,进而利用KOH活化法制备活性炭,探究萃取温度对活性炭电化学性能的影响。结果表明,无灰煤萃取温度对煤基活性炭电化学性能有显著影响。对无灰煤及原料褐煤的灰分含量,表面官能团含量和对应活性炭的比表面积、孔结构及其电化学性能进行对比发现,330℃下萃取制备出的无灰煤在碱煤质量比3∶1,活化温度650℃,活化时间2h的活化过程中具备最适宜的反应性,对应活性炭比表面积高达1 252 m~2·g~(-1),表面官能团含量适中,在3 mol·L~(-1)KOH电解液中50 mA·g~(-1)电流密度下比电容高达322 F·g~(-1),2 A·g~(-1)的电流密度下比电容保持率仍可接近90%。     

中国煤中溴的含量及分布

在测试分析中国27个省、直辖市和自治区的305个煤样中溴含量的基础上,从煤的不同成煤年代、不同变质程度以及不同聚煤区等方面分析和考查中国煤中溴的分布状况。结果表明,中国煤中溴的含量为0.12~69.66μg/g,因其对数值呈正态分布,故可用其几何平均值(7.04μg/g)表征中国煤中溴的含量,该值低于大多数其他国家煤中溴的平均含量,和日本煤中溴的平均值(7.10μg/g)较为接近。按煤中溴的平均值,中国13个省市小于5μg/g;9个省为5~15μg/g;5个省市高于15μg/g。根据煤的变质程度,中国煤中溴含量按照烟煤、无烟煤、褐煤、次烟煤顺序依次下降;根据成煤地质年代,按早石炭纪、新近纪、晚石炭纪、早二叠纪、中侏罗纪、晚三叠纪、早侏罗纪、晚侏罗纪、古近纪、中石炭纪依次下降;根据聚煤区,按西北、华北、华南、滇藏和东北聚煤区依次下降。中国煤中溴的分布受多种因素的影响,任何单一因素和其没有密切的相关性。     

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。     

灰中酸性成分对灰熔融温度的影响

搜集并统计了世界129种典型煤种、城市污水污泥及污泥/煤混烧灰样的灰成分及灰熔融特征温度等相关数据,研究灰中酸性成分SiO2、Al2O3、TiO2和P2O5对灰熔融特性的影响。结果表明,Al2O3是决定灰熔点的主要因素,酸性金属氧化物SiO2、Al2O3和TiO2形成的耐熔矿物质石英、偏高岭石、莫来石、金红石等可提高灰熔点。非金属氧化物P2O5与污泥和污泥/煤的灰熔点FT二次拟合很好且明显降低熔点,污泥灰中P2O5含量显著高于煤灰是导致其熔点明显低于煤的重要原因。     

气相色谱-质谱结合活数据库法测定煤直接液化加氢改质油中C7C9馏分的组成

采用中心切割二维气相色谱,以PONA色谱柱为一维预分析柱与氢火焰离子检测器连接,以DB-35MS色谱柱为二维分析柱与MS连接,对煤直接液化加氢改质油中C7~C9馏分进行了分离与分析,并将质谱谱库检索和活数据库法相结合对60种组分进行了定性分析。同时采用标准物质和烃类化合物在PONA柱上的保留规律对上述定性结果作了验证。还采用面积归一化方法对油样中各化合物进行了定量分析和碳数分布以及族组成分析,其中C8及C9的化合物含量分别为32.3%和51.7%,主要族组成为环烷烃(77.3%)和正构烷烃(9.63%)。     

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。     

煤粉与煤焦燃烧时颗粒物的生成特性研究

在实验室沉降炉中进行煤粉热解制焦、煤焦燃烧及煤粉燃烧实验,研究了煤焦燃烧过程对颗粒物生成的影响.研究发现,煤焦燃烧生成的PM1和PM10浓度均低于煤粉燃烧时,说明热解制焦过程对PM1和PM10生成的影响很大;随着温度由1073 K升至1573 K,煤焦燃烧生成PM1浓度与煤粉燃烧生成PM1浓度之比减小,而PM1-10之...     

低加热速度下显微组分的热解机理

利用差热分析并采用微分和积分相结合的方法，通过分析显微组分富集样在低加热速度下热解的实验结果，对显微组分的热解机理进行了研究。结果表明，煤的热解过程十分复杂，整个热解过程不能用一步反应描述，但存在明确分界温度Ｔｍ。在假定两步反应的前提下研究表明，各步反应均由扩散过程控制，但扩散机理不同，不同段的活化能不一样，后段的活化能比前段小。不同显微组分的热解机理没有表现出差别，但活化能却有差别，惰质组一般具