内在矿物对高灰褐煤CO_2气化的影响研究

利用分选结合逐级酸洗的方法制备出不同灰含量和矿物组成的褐煤煤样,使用沉降管反应器(DTR)和热重分析仪(TGA)研究内在矿物在1 000-1 200℃对褐煤CO_2气化的影响。结果表明,内在矿物对褐煤CO_2气化具有促进作用,且促进机制具有温度敏感性。低温时(1 000℃),内在矿物可通过增加初生半焦微晶结构的无序度,间接提高气化碳转化率。高温时(1 100-1 200℃),内在矿物通过催化煤焦气化,直接促进气化碳转化率的上升。碱性指数不适用于表征本研究的褐煤内在矿物的催化作用。Ca是内在矿物中影响整体催化能力的主要成分,而且羧酸盐形式的Ca是其中的活性组分。不同的催化机制是导致煤焦中钙的催化活性因其化学形式而异的根本原因。羧酸盐形式的Ca可降低煤焦气化反应的活化能,而CaO则提高反应的表观频率因子。

内在矿物对高灰褐煤热解焦收率及特性的影响

利用分选、酸洗和添加矿物的方法制备出不同灰含量和矿物成分的褐煤煤样;使用沉降管反应器(DTR)和热重分析仪(TGA)研究内在矿物在800~1 200℃对褐煤热解的影响。结果表明,内在矿物可以降低褐煤的热解反应活性,增加低温(800)热解焦收率;碱金属和碱土金属(AAEM)是起主要作用的矿物成分。在高温条件下(≥1 000℃),内在矿物可通过催化原位水蒸气气化反应降低焦收率。焦收率的减少量正相关于煤样的灰分含量和内水含量,以及碱性金属总量。Raman光谱分析表明,内在矿物有延缓半焦微晶结构有序化和抑制交联键断裂的作用。内在矿物可促进半焦孔结构的形成,增大半焦的比表面积;钙为起主要作用的矿物成分。随热解温度的上升,过多的矿物会抑制半焦孔结构的进一步扩展。

内在矿物质对煤焦燃烧特性影响的实验研究

以宁夏地区两种烟煤和两种无烟煤为原料,用浮沉方法得到灰分在40%左右的煤粉,然后在马弗炉900℃制焦,再用HCl-HF酸制取脱灰焦.通过比较煤焦脱灰前后热重燃烧曲线的特征参数的变化和转化速率的快慢,分析了内在矿物质对煤焦燃烧特性的影响.结果表明,内在矿物对两种烟煤焦前期的着火有阻碍作用,对后期燃尽有一定促进作用;内在矿物质对两种无烟煤焦的着火有促进作用,对后期燃尽有阻碍作用.

内在矿物质对煤焦燃烧特性影响的动力学研究(Ⅰ)等温热重研究

选择宁夏地区2种烟煤和2种无烟煤作为实验煤样，用浮沉法得到灰分在30％左右的煤粉在马弗炉上900℃制焦，然后用化学脱灰法处理煤焦样，得到超低灰煤焦样。在WCT-2型热重分析仪上，在消除内、外扩散影响的条件下对高灰煤焦和脱灰煤焦进行等温热重实验。动力学分析的结果表明：2种烟煤焦脱灰后的活化能降低，2种无烟煤焦脱灰后的活化能升高；烟煤中的矿物质对烟煤的燃烧有阻碍作用，无烟煤中的矿物质对烟煤的燃烧有促进作用。

内在矿物质对煤粉燃烧过程影响的动力学研究

本文采用数学建模方法研究煤粉内在矿物质析出对其燃烧的动力学影响.在MIT Graham研究工作的基础上,借鉴内在矿物质群平衡演化析出模型,建立包含表面矿物质结构演化的焦炭燃烧动力学模型.理论分析表明,在焦炭燃烧过程中,表面矿物质层内的气体传质过程会经历由分子扩散到努森扩散的转变.与已有的焦炭燃烧灰壳模型进行对比分析,结果表明,已有灰壳模型在焦炭燃烧初期较高地估计了表面矿物质对气体传质的抑制作用.当内在矿物含量低于10%(质量分数)时,焦炭燃烧全过程中内部矿物质对气体传质的抑制作用不明显.

6种中国典型动力煤矿物特性的CCSEM分析

利用计算机控制扫描电镜(computer-controlled scanning electron microscopy,CCSEM)系统对6种中国典型动力煤进行矿物分析,得到矿物的种类组成、空间分布、粒径大小以及主要无机元素在矿物中的分布等特性,并根据矿物类型进行整理。结果表明,对于所分析的6种煤,氧化物在低阶煤中含量较高,黏土矿物是高阶煤中的主要矿物,碳酸盐和硫化物在特定煤种中含量较高,硫酸盐和其他矿物含量普遍较低;矿物平均含量由高到低依次为黏土矿物、氧化物、碳酸盐、硫化物、硫酸盐和其他矿物;煤中矿物以外在分布为主,外在矿物质量占总矿物的76.3%;外在矿物粒径明显大于内在矿物;矿物平均粒径由大到小依次为氧化物、碳酸盐、黏土矿物、硫化物、硫酸盐和其他矿物;Si和Al元素主要集中于黏土矿物中,Ca,Fe和S元素分布相对分散。

配煤制气化焦过程中内外在矿物质的转变

选用神府长焰煤(SF)、高硫焦煤(GS)和肥煤(FM),按不同质量比配合制备气化焦,用XRD、能谱分析和环境扫描电子显微镜判断原煤中矿物质种类和内外在形式及焦炭矿物质种类,并用Jade 6软件对焦炭各矿物质进行定量分析。结果表明:三种原煤中的黄铁矿均以外在矿物质形式存在,焦化过程中一部分在碳酸盐类矿物质分解产生的CO_2气氛下氧化为磁铁矿,另一部分在还原性气氛下还原为Fe,并在熄焦过程中转变为赤铁矿。原煤中内在赤铁矿处在还原性气氛中被还原并与石英形成铁橄榄石。石英以内在和外在形式存在于原煤中,内在石英与接触的矿物质形成低温共熔物。钙铝黄长石由石膏和白云石矿物质热解产生的活性CaO与石英和Al_2O_3形成。不同质量比肥煤制备的焦炭中各矿物质含量变化趋势并不相同。

矿物对煤粉燃烧特性影响的研究现状

煤中矿物成分是影响煤燃烧动力学和成灰的重要因素。介绍了煤中矿物在煤粉中的分布规律和矿物对煤粉燃烧特性的影响。目前的研究将煤中矿物分为内在矿物和外在矿物2类,并将内在矿物随机、连续地分配到选定的煤颗粒,以及模拟煤粒燃烧成灰过程内在矿物的结合和外在矿物的破碎。在燃烧过程中,外在矿物主要降低煤燃烧的热量,而内在矿物直接对燃烧造成影响。此外,外在矿物影响煤的燃烧成灰。

不同分布形式的钙盐对燃煤三模态颗粒物生成的影响

通过物理掺混和溶液浸渍两种方式将醋酸钙添加至烟煤中,分别制得富含外在钙盐的掺钙煤与富含内在钙盐的浸钙煤,将原煤、掺钙煤和浸钙煤在沉降炉中进行燃烧实验,炉膛温度1 300℃。收集并分析燃烧生成的颗粒物,研究不同分布形式的钙盐对三模态颗粒物生成的影响。结果表明,三种煤燃烧生成的超细模态、中间模态和粗模态颗粒物均分别位于小于0.2、0.2-2.0和大于2.0μm粒径范围内;内、外在钙盐均促进超细模态颗粒物的生成,其中,外在钙盐的促进作用更明显;内在钙盐抑制中间模态颗粒物的生成,而外在钙盐促进其生成;对于粗模态颗粒物的生成,内在钙盐具有促进作用,外在钙盐作用不明显。