低阶粉煤催化微波热解制备含碳纳米管的高附加值改性兰炭末

由于兰炭末粒径小、挥发分低等原因限制了其在工业生产中大规模利用。因此,兰炭末高附加值改性制备是当前极具吸引力和前景的研究课题。通过KOH协助微波热解低阶粉煤制备了含有碳纳米管的高附加值改性兰炭末,研究了KOH添加量(碱碳比)对改性兰炭末的形貌和结构、石墨化度、微晶结构和碳纳米管(CNTs)含量的影响,推测了改性兰炭末中碳纳米管的生成机制。结果表明:当碱碳比为1.0时,改性兰炭末中生成了直径在30~50 nm,长度约为几十微米的碳纳米管,其含量为3.01%(质量)。随着碱碳比增加,K的刻蚀和原煤所含矿物质产生的Fe_(3)C对碳纳米管的生成具有促进作用,改性兰炭末的有序性有所增强,石墨层间距的交互作用增强,Raman光谱中出现碳纳米管的标志特征峰G′,表明生成了含有碳纳米管的高附加值改性兰炭末。此外,FT-IR光谱中改性兰炭末中的C—C、C—H和醚键C—O—C结构强度明显减弱。这种现象的产生可能有两方面原因:一是这些碳结构在催化剂的作用下成为了碳纳米管直接生成的固相碳源;二是这些碳结构热分解释放出CO和CH_(4),这些气体可作为碳纳米管的气相碳源。高附加值改性兰炭末中碳纳米管的生成可能是“顶端生成”模型和“粒-线-管生成”模型共同作用的结果。

低阶粉煤变径脉动气流分选动力学机理研究

针对传统湿法选煤方法存在的煤泥水处理困难、产品水分过高等问题,采用变径脉动气流分选装置对低阶粉煤进行了干法分选,并运用流体动力学、数值分析等方法研究了变径脉动气流分选过程的动力学机理。研究表明:与恒定流相比,脉动气流可加速颗粒运动过程,且颗粒越轻,脉动气流的周期性累积振荡加速效应越明显;采用变径脉动气流分选装置对6~0 mm粒级低阶粉煤进行分选,可使粉煤灰分降低2.55~3.28个百分点,分选数量效率最高可达91.02%。变径结构的减速效应可提高颗粒按密度分离的效果,进而提高分选精度。

低阶粉煤低温干馏燃烧室结构优化

采用CFD Fluent 6.3软件模拟了自主研发的低阶煤低温干馏炉对喷式低温燃烧室内温度场分布,并对其结构进行了优化。结果表明：在燃烧室内设计4个关于燃烧室中央轴对称的长度分别为800mm和500mm、旋转角度分别为±30°和±10°的直挡板后,燃烧室内横向、纵向平均温度满足褐煤低温热解需求（500-650℃）;采用非预混模式、过量空气系数为1.25和煤气管径为50mm时,燃烧室的燃烧特性最佳;过量空气系数、煤气与空气预混方式、管径均会影响燃烧室内温度分布;Realizable k-ε湍流模型、P-1辐射模型和非预混燃烧模型适用于计算焦炉煤气和空气低温燃烧室内燃烧温度场分布;模拟计算结果与实验结果基本吻合,误差波动幅度为50-70℃,同时对燃烧后烟气的检测结果表明,烟气排放符合标准要求。

循环流化床低阶粉煤气化工业示范试验研究

介绍了25 000 m^3/h级循环流化床低阶粉煤气化的工业示范装置和运行操作流程。试验研究结果表明,工业示范装置在设计负荷91.2%左右连续稳定运行440 h,中试期间,煤气的产量和成分性质稳定,煤气热值为4.41 MJ/m^3~4.83 MJ/m^3,作为工业燃气,可满足工业生产需要,气化过程(约300 h)达到并超过了168 h工业示范验收标准。

基于正交实验的低阶粉煤与玉米芯微波共热解研究

生物质协助低阶粉煤微波热解可改善热解产物的分布和特性,尤其是油气收率和品质。采用四因素四水平正交实验法研究了微波功率(420 W,280 W,700 W,560 W)、热解时间(30min,20min,10min,40min)、玉米芯粒径(0.250mm~0.420mm,0.177mm~0.250mm,0.841mm~1.680mm,0.420mm~0.841mm)和玉米芯添加量(10%,40%,30%,20%,质量分数)对低阶粉煤与玉米芯微波共热解中焦油收率的影响,对比分析了低阶粉煤、玉米芯单独微波热解和微波共热解的升温特性和产物特性。结果表明:影响焦油收率由主到次的因素分别为玉米芯添加量、微波功率、玉米芯粒径、热解时间。在本实验参数范围内,正交实验得到的最佳工艺条件为:微波功率700W、热解时间40min、玉米芯粒径0.841mm~1.68mm、玉米芯添加量40%,此时的半焦和气体产物收率分别为51.22%和32.17%,焦油收率达到最大,为8.85%。与低阶粉煤单独微波热解相比,微波共热解生成的焦油中轻油含量提高了11.89%,而杂原子化合物含量降低了7.09%,实现了热解焦油的轻质化和高品质化。

低阶粉煤成型干馏研究进展

对国内外粉煤成型干馏现状进行了分析,并从成型方式、成型压力、黏结剂和干馏条件等方面综述了影响粉煤成型干馏的因素,发现加黏结剂冷压成型方式是目前的研究重点,具有工艺流程简单、生产成本低及较易在工业中应用等优点,并提出了复配黏结剂面临的挑战及其及发展前景。

低阶粉煤分质利用新技术——中冶焦耐JNWFG炉工艺

低阶粉煤的分质利用对于提升煤炭资源价值、提高利用效率具有重要意义,JNWFG炉以低阶粉煤为原料,获得高品质的焦油和煤气,半焦产品质量稳定。工业示范装置的稳定运行标志着JNWFG炉工艺已经实现了工业化生产,为低阶粉煤分质利用产业链打通了最为关键的环节。

陕煤集团低阶煤分质利用绿色低碳发展研究

低阶煤是煤炭清洁高效利用的一条重要路径。介绍了陕煤集团在低阶煤分质利用方面所取得的关键核心技术成果,重点阐述了陕煤集团新型直立炉热解技术、小粒煤热解工艺、粉煤热解工艺、煤焦油制芳烃及特种油品制备技术、半焦利用技术、热解煤气利用技术等关键技术及其应用进展:新型直立炉热解技术实现了粉煤、小粒煤、块煤的综合热解提质,热解效率大幅提升;自主研发的低阶粉煤气固热载体双循环快速热解技术(SM SP)使粉煤与热载体能充分混合接触并快速反应实现煤的热解;自主研发的煤焦油全馏分加氢多产中间馏分油技术(FTH),解决了低温煤焦油沥青难以加氢转化的世界性难题,为煤焦油全馏分加氢产业化打下了坚实的基础。最后,提出陕煤集团低阶煤分质清洁高效利用中长期发展目标。

添加剂配比对粉煤成型颗粒品质影响的实验研究

探究廉价、低灰分和黏结性能强的型煤黏结剂是优化和改进型煤生产工艺的关键。选用水泥、黏土、膨润土和腐植酸钠4种添加剂,分别在5%、10%和15%添加比例,并保持含水率为10%的条件下,对哈密低阶粉煤进行成型实验,并测量成型颗粒的评价指标。结果显示,随着添加剂比例的增加,成型颗粒的松弛密度随之增大,但增幅逐渐减小。对于同一种添加剂,成型颗粒的松弛密度与其耐久度正相关,松弛密度越大,则耐久度也越大。随着添加剂比例的增加,成型颗粒的抗压强度随之增大,但增幅有所下降。添加剂种类对成型能耗影响较大,对于水泥和黏土添加剂,随着添加比例的增加,成型能耗随之增大,对于膨润土和腐殖酸钠添加剂,添加比例对成型能耗的影响较小。上述研究结论对型煤技术的发展具有重要指导意义。

小麦秸秆制备热解型煤黏结剂的实验研究

以生物质和低阶粉煤为原料制备热解型煤是实现低阶粉煤高效清洁分质利用的重要技术之一。该研究以小麦秸秆水解残渣(WSR)为黏结剂主要成分,分别复配3种无机黏结剂成分和5种有机黏结剂成分,考察了黏结剂组成对型煤落下强度、热强度和热稳定性的影响规律,优选了膨润土、碱性淀粉、腐植酸钠(HA-Na)等3种黏结剂成分,采用正交试验对复合黏结剂的组成进行了优化。在最优复合黏结剂配比(WSR 12.5%,膨润土3%,HA-Na 3%,碱性淀粉1%)条件下,制备的型煤落下强度为98%,冷压强度3 161 N/个,热强度1 231 N/个,热稳定性99%。

煤热解技术及其运行影响因素分析

系统阐述了低阶煤热解的基本过程以及低阶粉煤气固热载体双循环快速热解技术(SM-SP)的优势,探讨了煤热解反应的影响因素:原料煤性质、煤样粒径、热解温度、热解升温速率、热解压力、停留时间、气速、粉焦循环量等,并对煤热解技术的发展前景进行了展望。