次高温高压煤变形产气装置及试验

为了研究次高温高压条件下、在变形作用过程中煤是否发生化学变化而产生气体以及产气机理和规律,研制了-种次高温高压煤变形产气试验装置,并对装置密封、气体观测收集等关键技术难点进行了分析.该试验装置主要由加载系统、密封反应釜系统、温控加热系统以及气体观测收集系统4 个部分组成.最大加载轴压为100 MPa,最高加热稳定温度200 ℃,试样尺寸为Φ50 mm×100 mm.该装置具有如下特点：气密性良好,并可长时间进行恒温恒压加载,最长可连续加载360 h;结构简单,易操作,成本低,系统可靠性高.试验初期,利用该装置对两种不同煤级煤进行轴压10~50 MPa,温度100 ℃和150℃的变形产气试验,得到不同温度、不同压力条件下煤的变形产气特征.试验结果表明,该试验装置为煤变形产气的相关试验研究提供了有效的手段,具有较大的实用价值.

中煤级煤变形产气过程及其机理探讨

煤在变形作用过程中是否会发生化学变化而产生气体以及产气机理是长期争论的基础问题。以中煤级煤为例,进行了次高温高压变形产气实验,实验过程中尽量避免实验煤样中残存气体和可能发生热解作用对实验结果的影响。收集实验产出的气体并测试其成分,并结合不同变形条件下的煤的元素质量测试分析和红外光谱分析结果,得出:中煤级煤在发生变形作用过程中,能够产生新的甲烷气体;实验过程中,新产生甲烷气体的量受到实验温度、围压与轴压的影响,并表现出随着煤变形作用的增强而增加的趋势;随着煤变形的增强,煤结构中的C,H元素的含量和甲基含量均表现出逐渐降低的趋势。因此认为,煤在构造应力作用下发生变形时,不仅改变了煤的物理结构,而且能够改变其化学结构并产生甲烷气体,且变形越强烈,损失的C,H元素及甲基越多,产生的甲烷也越多。进一步提出构造(变形)煤中甲烷气体的赋存状态可能并非仅仅是传统观念的物理吸附,还可能存在以低键能化学键的形式赋存的化学吸附状态。

水泥厂附属电站装机方案探讨

干法水泥生产要消耗大量电能,在缺电地区,为确保生产线满负荷运行,除余热发电外,水泥厂附属电站还通过增加燃煤锅炉或机组的方式来提高自发电量。结合电力行业在小容量高参数方面取得的进展,提出当水泥厂自备电站火电与余热发电分开建设时,火电容量达50MW左右时,应考虑采用超高压机组。火电容量在25MW及以上时,应采用高温高压机组。火电容量小于25MW,应尽量采用高温高压或次高温高压参数,尽量避免采用中温中压参数。若火电容量小于10MW时,多炉一机方案较之于中温中压方案仍有一定优势,需具体情况具体分析。

不同变形机制对无烟煤化学结构的影响

为了探讨不同的变形机制对无烟煤化学结构的影响,从而深入研究构造煤的化学结构的改变与瓦斯突出之间的相互关系,本文采用沁水盆地南部晋城矿区的无烟煤进行了10组次高温高压实验,并且对实验前后样品进行了傅里叶变换红外光谱(FTIR)、激光拉曼光谱(Raman)和镜质组反射率(VR)的测试和分析.结果表明,除温度对煤化学结构影响较为明显外,应变速率对煤的化学结构也有明显影响.在较高应变速率(4×10^(-5) s^(-1))下,煤主要表现为脆性变形,样品发育具有明显位移的主破裂面,煤化学结构总体变化规律不明显;随着应变速率的降低,韧性变形作用渐趋增强,应变能不断积累,导致煤大分子结构发生晶内位错、滑移,缩合芳环数量和次生结构缺陷数量亦随之增加,脂族和醚键氧等官能团相继裂解析出,形成分子量更低的小分子,产生CO气体.此外,变形实验后样品的Ro,max值均明显大于变形前样品,暗示构造变形作用促进了煤的变质作用,同时镜质组反射率椭球(VRI)是反映构造变形作用类型的有效指标.