煤与铁矿石的反应行为研究

用热解－质谱对三种不同煤阶的煤和铁矿石的反应行为进行了考察。通过对失重曲线和气体组分娩工线的分析发现，煤与铁矿石的氧化还原反应温度区域随煤的增加而逐渐向高温区移动，在低阶煤的情况下可区分为两个明显的反应阶段，反应的主要产物为ＣＯ，其次为ＣＯ２。煤介的不同导致与反应性的不同，随着煤阶的增加，煤中高活性的碳结构逐渐减少，使相应的ＣＯ的生成量减少，但ＣＯ２的生成量增加。     

新疆和什托洛盖煤基本特性分析与评价

新疆和什托洛盖煤挥发分约36%,灰分约15%,硫含量＜1%,H/C和O/C均约为1,较高,表明该煤属于年轻的低阶煤．结构-化学指数分类法表明,该煤样直接液化性能较差．煤样的堆积密度为750 kg/m^3,真密度为1470 kg/m^3,休止角为16.88？;着火点为334？C ．煤样比热较小,且随温度变化呈抛物线关系．煤灰矿物组成主要包括SiO2、Al2O3和Fe2O3,分别为43.96%、30.36%和Fe2O38.6%．煤样焦油、热解水、干馏气和半焦产率分别约为11.6、18、7和63.4%;干馏气的主要成分有CH4、C2H6、H2、CO2和CO,而有害气体H2S含量仅0.19%．热解油基本性质表明,煤焦油油质较轻、较好,低温流动性差;四组分分析表明,其仍属于重质煤焦油．     

应用煤的大分子结构理论进行煤化学实验教学

以煤的大分子结构理论为指导,设置煤化学实验的教学内容,开展实验教学。实验项目的开设以工业分析、元素分析和发热量测定为顺序。教学过程采用主、副板书结合,引导学生运用煤的大分子结构理论分析煤的组成和性质,对比讨论不同煤样的实验结果。这种教学方式突出了煤的大分子结构理论的中心地位,构建了“煤的生成-煤的结构-煤的性质”的知识体系。可循序提高学生的思维能力,即：先整体把握煤的水分、挥发分和固定碳含量随煤化程度的变化规律,再细化分析煤中C、H、O元素在不同煤化阶段的变化特点,最后综合评价煤中可燃质与不可燃质对煤热值的影响。     

基于LVQ与SVM算法的近红外光谱煤产地鉴别

传统煤产地鉴别方法一般以发热量、挥发分、粘结指数、哈氏可磨指数和坩埚膨胀序数作为分类指标,过程复杂耗时较多、耗费巨大的人力、物力并且无法直接快速的得到煤样产地等问题,借助近红外光谱技术快速无损检测的优势,利用基于SVM的留一算法对光谱数据集进行异常样本剔除,得到包含正确光谱信息的煤样光谱数据集,构造基于SVM算法与LVQ算法的定性分析模型,完成基于近红外光谱分析技术的煤产地的快速鉴别,无需对煤样的各种指标进行汇总并且人为预测。针对SVM分析模型中存在随机参数优化问题,引入PSO算法对SVM模型中的损失参数C和核函数半径g进行改进,得到最优参数,最后引入计算准确率的方法对比以上模型并进行评价分析。实验一共收集了加拿大、俄罗斯、澳大利亚、印度尼西亚、中国内蒙等5个地区的煤样光谱数据集,数据集共计305组煤样样本,其中异常样本共计10组,分别选择各国煤炭光谱的前31组作为训练样本,后6组数据作为测试样本,结果表明各分类模型的分类准确率均能达到75%以上,其中基于PSO算法改进的SVM分析模型的准确率可达到96.67%,仅一个样本出现问题,可快速高效地实现基于近红外光谱分析技术的煤产地的鉴别。     

纳米Fe(OH)3为模板的三维石墨烯类多孔碳的制备及其催化氧还原性能研究

以煤焦油沥青为碳源,纳米Fe(OH)₃为模板制备了一种三维石墨烯类多孔碳材料,通过测试氧还原性能,确定了最佳制备工艺为：反应物煤沥青,纳米Fe(OH)₃,KOH的质量配比为6:8:4,热解温度为800 ℃. 扫描电镜（SEM）测试结果表明,制得的产品具有明显的孔结构且分布均匀. 透射电镜（TEM）测试结果进一步表明,产品具有泡沫状的多孔结构,高分辨透射电子显微镜图像表明该产品具有多层的三维石墨烯结构. X射线衍射（XRD）数据表明,在29^o位置出现的衍射峰是多层石墨烯结构,42^o位置的衍射峰表明,产品具有一定程度的石墨化. 由拉曼光谱结果计算I_G与I_2D的比值表明产品为多层石墨烯结构. X射线光电子能谱分析（XPS）检测到的C元素含量约为88.7%,主要包含C-C键,图谱中未发现铁元素的存在,证明纳米Fe(OH)₃模板已被洗净. 根据比表面积测定（BET）可知,多孔碳的比表面积为2040 m²•g^-1,孔径集中分布在10~400 nm,这与TEM测试得到的结果一致. 在0.1 mol•L^-1 KOH中进行催化氧还原性能测试,起始还原电位为0 V (vs. Hg/HgO),电子转移数为3.58。测试结果表明,制得的三维石墨烯类多孔碳具有良好的催化氧还原性能.     

用XPS研究高灰熔融温度煤灰的矿物结构转化

高灰熔点X煤通过添加钙镁复配(W_CaO/W_MgO=1)助熔剂降低灰熔点,在模拟煤气化过程中制备灰渣,用X射线光电子能谱(XPS)分析不同温度点灰渣中O,Si,Al,Ca,Mg的存在形态及演化过程。认为钙镁复配助熔剂降低灰熔点主要是作用在硅、铝、氧结构变化上,表现为铝元素结构中铝氧配位方式的变化,即四配位的铝氧四面体[AlO₄]和六配位的铝氧八面体[AlO₆]随温度的变化而变化;硅元素结构中SiO₂链的破坏,Ca2+和Mg2+加入会破坏SiO₂链,使得桥氧硅变为非桥氧硅;以及氧元素结构中桥氧键断裂和非桥氧键形成。结合Factsage热力学分析软件,分析了添加钙镁复配助熔剂后,煤灰渣的高温相平衡组成,从矿物的结构变化研究助熔剂的助熔机理。结果表明,添加钙镁复配助熔剂后,Ca2+和Mg2+易与硅氧和铝氧四面体以及铝氧八面体中非桥氧键结合,生成低熔点的长石类矿物和镁质矿物,从而降低煤灰熔融温度。     

煤燃烧过程中铜对多环芳烃生成的影响

研究了两种燃烧方式煤燃烧过程中金属铜的添加对多环芳烃生成的影响。结果表明:随着铜煤质量比的增加,管式炉煤燃烧多环芳烃生成浓度是减少的;流化床煤燃烧多环芳烃生成浓度是增加的,但要小于管式炉条件下两个数量级。多环芳烃生成毒性分布类似于多环芳烃生成浓度分布。而单个多环芳烃生成有着较大区别,同燃烧方式、存在状态、铜的含量等有较大关系。在燃烧温度下,铜的添加主要对高环物质的催化作用较为明显。     

新阳炼焦煤结构的FTIR和XPS谱学表征

认知煤中主要元素的结构与赋存是获取煤结构参数的基础,对构建煤结构模型,研究煤的反应特性,合理利用煤炭资源具有重要意义。目前煤结构研究多是针对中低变质程度煤的,对炼焦煤结构研究较少,炼焦煤的结构模型尚未见报道。应用FTIR对新阳炼焦煤中羟基基团、脂肪结构、芳香结构、含氧官能团及杂原子结构进行谱学表征,通过XPS解析煤中氮和硫的赋存形式,掌握炼焦煤中主要元素的禀赋特征。结果表明： 新阳煤中与芳香环上的π电子形成的羟基π氢键是羟基的主要存在形式,多聚体是煤结构中缔合结构的具体表现;次甲基、甲基、亚甲基的含量依次增加,亚甲基和次甲基含量占煤中脂肪烃总量的82.05%,煤中烷基侧链较多;苯环二取代、苯环三取代是煤中芳香烃的主要结构,占芳香烃总量的86.74%;含氧官能团中,羟基和羰基是主要组成基团,羧基和醚基含量不足10%。新阳煤中硅的含量比较丰富,主要以Si-O-Si和Si-O-C的形态赋存。吡啶、吡咯和氮氧化物为氮的主要存在形式,绝大多数氮分布于煤分子结构单元的边缘;噻吩硫是煤中有机硫最主要的赋存形式,超过有机硫总量的60%,砜和亚砜的含量次之,硫醇和硫醚的赋存最少。     

岩浆接触变质煤结构特征的谱学研究

为了探讨岩浆侵入对煤结构参数的演化规律,对淮南煤田朱集区13-4钻孔内岩浆接触带两侧的4个煤样品进行了X射线衍射和激光共焦显微拉曼光谱测试和分析。结果表明：煤的XRD光谱均显示出较高的背景强度,在26°与42°附近出现明显的石墨衍射峰;煤的拉曼光谱在1 000～2 000 cm-1波数范围内有两个明显的振动峰,分别为宽缓的D峰(1 328～1 369 cm-1)和尖锐的G峰(1 564～1 599 cm-1)。在岩浆侵入的影响下,煤结构参数的变化与煤级的变化有很好的相关性。     

煤液化高压差调节阀空蚀/冲蚀磨损预测

针对煤液化示范工程中高压差调节阀高速气-液-粒三相流传输引起的阀芯严重空蚀和冲蚀磨损问题,采用k-ε湍流模型、Schnerr-Saur空化模型、随机轨道模型和冲蚀磨损模型,计算了典型开度下的速度、压力、相分率和磨损率等参数.计算结果表明:阀芯头部圆弧段下游附近有空化区,其顶部附近存在高速回流且压力高于介质的饱和蒸气压,综合分析空化区、回流区和壁面压力可预测空蚀主要发生在阀芯顶部;阀芯的最大冲蚀磨损率发生在顶部,且随开度减小而加剧.并结合调节阀实际损伤形貌,验证了空蚀预测方法及冲蚀磨损计算的正确性.本研究有望为多相介质传输设备的优化设计提供参考.