炼焦多配弱黏结煤的有效途径

分析了目前国内炼焦煤资源现状,以及在炼焦生产中多配弱黏结煤的重要性。详细阐述了目前广泛采用的多配弱黏结煤技术,其中包括配加粘结剂、煤调湿、配型煤、捣固炼焦、包覆粒煤技术。介绍了目前世界上最先进的、弱黏结煤配比达50%的新一代炼焦技术SCOPE21的工艺流程及其在日本新日铁大分厂的工业化应用近况。

神木煤与不同黏结煤共热解交互作用规律的研究

利用程序升温热天平研究了神木煤(SMC)分别与气煤(QM)、肥煤(FM)、焦煤(JM)不同比例配合后的共热解交互作用规律,通过分布活化能模型(DAEM)对配合煤的热解动力学进行了考察。结果表明,随着SMC配入比例的增加,配合煤水分集中释放的速率增大,挥发分释放速率峰对应的温度tmax降低,配合煤在塑性固化温度后(>460-480℃)的热解过程中抑制作用减弱,表明配合煤黏结性降低。随着升温速率增加,配合煤热解抑制作用增强,表明配合煤黏结性提高。随着黏结煤变质程度加深(QM、FM、JM),配合煤共热解发生促进作用(促进挥发分释放)的温度分别低于、介于、高于黏结煤塑性温度区间,因此,对缓解胶质体膨胀压力及改善胶质体分散性的作用逐渐降低。通过分布热解活化能实验值与理论值的比较,证实了配煤共热解过程中的交互作用规律。

弱黏结煤热解高值化利用的风化破黏特性研究

为了利用内构件热解技术对弱黏结煤进行热解处理以实现高值化利用,采用模拟的风化条件,实验研究了弱黏结煤的风化破黏特性。结果表明,风化时间越长,煤的黏结指数(G_(R.I))下降越多;风化气氛对煤风化破黏有较大影响,风化气氛压力越高,温度越高,含氧量越高,气体流量越大,G_(R.I)下降越多;煤本身物性对其风化破黏也有较大影响,煤的颗粒越大、含水量越高,G_(R.I)下降越慢;助剂的添加也会促进煤风化破黏,氧化性助剂使G_(R.I)下降最多,中性助剂次之,还原性助剂最少。

配用弱黏结煤对配煤指标的影响研究

为解决弱黏结煤用于炼焦配煤时所导致的配煤常规黏结性能指标胶质层指数、奥阿膨胀度及黏结指数难预测的问题,在选定基础配煤方案的基础上,添加大同弱黏结煤,研究了大同弱黏结煤配比从0%～25%变化时,配煤常规黏结性能指标实测值与预测值之间的关系。结果表明,大同弱黏结煤配比在0%～25%时,各黏结性能指标的预测值与实测值存在一定的线性相关性。基于该相关性,可以较为准确地预测常用的配煤黏结性能指标,为更好地控制配煤和焦炭质量提供了可能。

黏结性煤的管式炉降黏技术

黏结性煤可以通过选择合适的降黏工艺拓宽应用范围。以韩城煤为原料,在管式炉中开展了预氧化法、添加剂法及不黏煤级配法3种降黏方法的研究,将黏结指数降至5以下。研究结果表明:预氧化法适宜条件为温度200—250℃,气氛为空气,流量50—500 mL/min,停留时间小于30 min;添加剂选用NaOH和H_(3)BO_(3),NaOH添加质量比为3%,H_(3)BO_(3)添加质量比为2%;不黏煤级配法中,新疆煤、锦界煤、彬长煤添加质量比为30%。结合SEM、热重及红外分析,证明不同降黏方法的降黏原理不同,但3种方法均可将韩城煤由黏结煤变为不黏煤,从而拓宽煤的应用范围。

弱黏结性煤制备型焦的配煤方案研究

通过对不同配煤方案下炼制的型焦进行质量检测,研究了弱黏结性的贫瘦煤配入炼焦煤种和粘结剂制备型焦的最佳配煤方案,即70%的贫瘦煤配入15%的1/3焦煤、10%的焦煤和5%的沥青。在此方案下炼制出的型焦各项指标分别为:灰分11.47%,硫分0.47%,挥发分1.16%,抗碎强度86.60%,耐磨强度3.24%,反应性27.9%,反应后强度57.6%,各项指标均符合国家一级冶金焦的要求。

黏结煤与不黏煤共热解特性研究

为了利用内构件反应器热解技术实现黏结性煤的高值化利用,采用TG-MS和固定床反应器研究了黏结的山西兴县煤(简称XX煤)与不黏的先锋褐煤(简称XF煤)共热解时的破黏和热解特性。TG-MS实验结果表明,XX煤与XF煤配制的混合煤比XX煤黏性小,且XF煤促进了XX煤热解,混合煤热解行为是两种煤共同作用的结果。固定床热解实验表明,煤粒径越小,降黏越显著;XX煤和XF煤的比例(XX:XF)越小,降黏越显著,XX:XF小于5:5时,可消除结焦团块;XX:XF越小,半焦产率越低,焦油和煤气产率越高;随XX:XF减小,焦油中<170℃和230~300℃的馏分含量先升后降,XX:XF=6:4~3:7时最高,170~210℃、210~230℃和300~360℃的馏分逐渐增加,>360℃的馏分含量不断降低;随XX:XF的减小,H_(2)含量先升高后降低,在XX:XF=3:7时最高;CO含量呈略微升高趋势;CO_(2)含量先逐步升高,在XX:XF=6:4达到最高,然后从XX:XF=5:5开始降低,在XX:XF=3:7达到最低,然后又开始升高;CH_(4)及C_(2)~C_(3)组分含量呈下降趋势,而H_(2)+CO+CH_(4)(煤气中有效组分之和)的含量先下降再升高接着再降低,在XX:XF=6:4时最低,XX:XF=3:7时最高。XX:XF越小,虽半焦的C/N和C/H不断减少,但C元素含量增幅和N,H元素含量减幅增大;比表面积越大,内孔结构越多越大,起燃温度越低,燃烧越彻底。

射流预氧化流化床气化炉中黏结性煤的反应特性

针对现有流化床气化技术难以处理黏结性、高含灰洗中煤的问题,中国科学院过程工程研究所开发了可处理黏结性碎煤的射流预氧化流化床气化技术,该技术利用含氧气体将煤颗粒快速喷射送入预氧化区内破除其黏结性,形成的半焦进入气化区内发生气化反应,进而实现对黏结性煤的利用。本工作采用小型流化床射流预氧化反应装置研究较强黏结性煤预氧化破黏后的产物分布、半焦结构与活性变化,并考察气化操作条件(温度、当量空气系数、水煤比等)对半焦气化行为的影响。结果表明:当预氧化区温度为950℃、当量空气系数为0.13时,黏结性煤生成半焦的孔结构和气化活性较好;当半焦气化区温度为1000℃、当量空气系数为0.17、水蒸气与煤质量比为0.09时,生成燃气的品质较好,而且生成焦油中的轻质组分最多,有利于焦油被进一步脱除。研究结果可为射流预氧化气化技术的设计放大提供基础数据。

黏结性煤风化降黏特性与预防研究

实验采用模拟的风化条件,研究了兴县黏结性煤的风化降黏特性,并探究了煤风化降黏的预防措施。结果表明:风化时间越长,煤的黏结指数(G)下降越多;风化气氛对煤风化降黏有较大影响,风化时气氛的压力、氧体积分数、气体流量和温度越高,黏结指数下降越多;煤本身物性对煤风化降黏也有较大影响,煤颗粒越小、含水量越低,在风化过程中黏结指数下降越快;助剂及其添加方式对煤风化降黏也有较大影响,中性助剂或氧化性采用接触式掺混方法添加时,加速了煤风化降黏;还原性助剂采用接触式掺混方法添加时,对煤风化降黏具有先抑制后促进降黏的作用,而在采用非接触式掺混方法添加时对其只起到了抑制作用。基于煤风化降黏特性,探索出了减少煤存放时间、煤以大块高湿状态低温阴凉密封存放、采用非接触式掺混方法向煤中添加还原性助剂等预防措施。

配煤成型在黏结性煤破黏过程中的研究

为解决黏结性煤在干馏过程中的黏结问题,采取配煤成型方法,在实验室条件下,以某黏结性原煤为基本原料,通过配入一定比例的不黏结煤和加入适当比例的黏结剂,进行配煤成型破黏研究,重点考察了成型过程中2种原料煤的粒度和配比、黏结剂用量和成型水分等因素对配煤成型破黏效果的影响,最终确定试验煤样配煤成型破黏的最优工况。结果表明:在黏结性煤(粒径≤0.5 mm)、不黏煤(粒径≤1 mm)配比为50∶50,黏结剂用量为1.0%,成型水分为15%的条件下进行配煤成型,得到的型煤干燥后冷压强度可达363 N/个,型焦冷压强度达597 N/个,且低温干馏试验中没有黏结现象,满足了国富(GF)干馏炉的入炉要求。

印尼褐煤无黏结剂型煤自燃与燃烧特性研究

在内辊式高压型煤机上将一种印度尼西亚褐煤压制成高强度的无黏结剂型煤,对其比表面积、孔容积和表面官能团进行分析,测定了型煤的相对着火温度和绝热氧化升温速率,研究了其热解和燃烧行为特性.结果表明,印尼褐煤在干燥和高压成型过程中,发生了孔的收缩和崩塌,特别是微孔收缩程度要更大一些;干燥和成型过程中有羟基、羰基和羧基含氧官能团的分解;经过提质处理后,褐煤的自燃着火倾向降低,热解和燃烧反应性降低.

黏结性碎煤射流预氧化破黏与流化

具有黏结性（黏结性指数10-30）并高灰的劣质煤，如洗中煤难于适应于现有气化技术，但焦化等行业对这些煤的气化高价值利用具有极大的需求。中国科学院过程工程研究所提出了黏结性煤射流预氧化流化床气化技术，采用含氧气体向流化床气化炉稀相区喷射供料，有效破除煤的黏结性，同时强化气固接触和气化反应，实现对黏结性劣质煤的高效转化。采用小型射流预氧化流化床反应器，研究了黏结性指数为20的一种煤通过射流预氧化的破黏与实现流化的效果。分别考察了射流气过量空气系数（ER）和氧浓度（ O2C ）、加热炉设定温度（T）对预氧化破黏及煤颗粒流化的影响效果，分析了反应器内射流区的温度分布与生成气组成随时间的变化规律，并对预氧化后的半焦进行了电镜观测和气化反应活性测试及傅里叶红外分析。结果表明，在流化床中通过射流预氧化有效破黏、实现黏结性煤颗粒流化的工艺条件为：T＆gt;950℃， O2C =21%，ER ＆gt;0.1。在有效破黏的条件下射流区内的温度变化平稳，生成气中H2与CO含量较低，波动较小，而结焦条件下射流区内温度逐渐下降，生成气中H2与CO含量增加。经历结焦的半焦表面生成了黏结性物质，而经过预氧化成功破黏后的半焦其表面大部分官能团消失。

粒径对弱黏结性煤与非黏结性煤共热解特性的影响

采用向弱黏结性兴县煤(XX)内加入非黏结性先锋褐煤(XF)进行共热解的方式以防止兴县煤热解时结焦堵炉,着重研究了粒径对共热解特性的影响。结果表明:0.0 mm^3.0 mm范围内,不同粒径兴县煤热解时均有结焦现象,在其中加入不同粒径段(0.0 mm^0.5 mm,0.5 mm^1.5 mm,1.5 mm^3.0 mm)的非黏结性先锋褐煤进行共热解时,有效减少低了粒径为0.5 mm^1.5 mm兴县煤的结焦现象。同时,不同粒径的兴县煤与先锋褐煤共热解时,焦油产率比兴县煤和先锋煤单独热解时产生的焦油加权产率增加10.33%,促进了焦油生成,且焦油品质得到了提升;共热解所产热解煤气中H 2,CH 4,CO及CO 2与兴县煤单独热解所产煤气相应组分相比,其产率最大值分别增加了1.33%,-1.23%,49.12%和175.00%,增加了热解煤气的产率。采用共热解方式,既可防止弱黏结性兴县煤结焦堵炉,又提高了焦油和煤气的产率。

低变质黏结性煤低温空气氧化降黏与热解

采用固定床反应器研究了低温空气氧化对低变质黏结性煤降黏与热解行为的影响。结果表明,随预处理温度的升高,低变质黏结性煤的黏结性能不断降低,在250℃预处理40 min低变质黏结性煤的黏结指数由12下降到了5;与活性气氛(空气气氛)相比,发现只有在惰性气氛(氮气气氛和氩气气氛)下低变质黏结性煤的黏结性能才能表现出来,其黏结指数保持不变(约为12);预处理煤样的固定碳、C/H物质的量比、A_(ar)/A_(al)以及FC/V不断增加,分别相对增加了9.46%,22.38%,67.39%以及39.66%,表明其煤化程度不断增加以及燃烧特性不断增强;预处理煤样、热解焦油以及热解煤气中的含氧化合物含量先增加后降低,最大值分别为9.78%,51.64%以及38.51 mL/g;热解焦油中5环类化合物产率由2.28%降至0,同时发现轻油产率不断增加,相对增加了141.46%,沥青产率不断下降,相对降低了15.33%;热解煤气中CO_(2)产率相对下降了29.55%,表明对煤样进行预处理有利于提升热解焦油和热解煤气的品质;预处理煤样挥发分析出存在一个阻碍释放与促进释放的动态平衡;随预氧化处理温度的升高热解半焦团聚程度降低,半焦结块率降低,验证了预处理降黏的效果。

无烟粉煤制炭化型煤的炭化黏结特性研究

基于自制加压炭化装置和热重(TG)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分析等方案,对以煤改性黏结剂、无烟粉煤制备的炭化型煤的结构和黏结特性进行研究。结果表明:型煤在炭化过程中出现2个明显的收缩阶段,第一个收缩阶段(室温~480℃),收缩量为3.2 mm;第二个收缩阶段(650~900℃),收缩量为1.7 mm。黏结剂和煤粒的共同作用引起型煤失重变化、孔结构变化和体积收缩。随着炭化温度的升高,500℃时型煤的孔容和比表面积达到最大,分别为0.871 1 cm^3/g和30.42 m^2/g。炭化型煤的芳香结构整体向有序化方向发展。黏结剂软化形成凝胶覆盖在煤粒表面,500℃以后缩聚、固化于无烟煤粒间。700℃以后固化的黏结剂与粉煤进一步缩聚形成由C—C键连接的叶片状结构,型煤抗压强度提高到14.2 MPa。

煤的黏结指数测量及测量中需要注意的问题

煤的黏结指数测量是煤质分析中的重要测量项目。本文主要对煤的黏结指数测量中需要注意的几方面事项进行了探讨,以期提高煤黏结指数测量的准确性以及煤质分析的水平。

刍议快速加热预处理对煤黏结性的影响

煤的快速加热是能源可持续发展控制的强有力手段。而在漫长的煤快速加热工艺的发展和深入研究中发现,可通过将原煤迅速加热到400℃~500℃实现其黏结性的大幅度提升。本文旨在对超级炼焦技术进行介绍,实现对原煤进行快速的加热预处理,同时结合低温状态下的出焦工艺,促进不粘煤、弱粘煤配煤量的大幅度提升,强化焦炭的质量,这与现行主流炼焦工艺相比较,不仅有生产效率上的优势,同时还能节约近五分之一的能源。

典型神木低黏结性烟煤的岩相与煤质特征相关性

为了探索神木低变质煤应用于炼焦的可能性,将神木低变质煤划分为低黏结性煤和无黏结性煤,并对神木地区的低黏结性煤和无黏结性煤的岩相特征参数,即镜质组随机反射率(R_(ran))和煤的显微组分构成进行了测定,探索煤的岩相特征参数与其工业分析结果之间的相关性,系统分析煤的微观组织与其煤质特征之间的关系。结果表明,神木低黏结性煤的岩相特性与煤质特征存在一定的相关性,其活惰比和镜质组含量(∑V)与挥发分(V_(daf))、固定碳(F_(Cd))均呈现正相关,而神木无黏结性煤岩相特性与灰分(A_(d))之间呈正相关、与固定碳(F_(Cd))呈负相关、与其余煤质特征之间则没有明显相关性;无黏结性煤的R_(ran)与水分(M_(ad))呈正相关,低黏结性煤的R_(ran)与M_(ad)无明显相关性;低黏结性煤和无黏结性煤的R_(ran)与挥发分均无明显相关性;低黏结性煤和无黏结性煤的R_(ran)、活惰比和∑V与焦油产率、热稳定性均无明显相关性,但低黏结性煤的焦油产率和热稳定性普遍高于无黏结性煤。研究结果为神木低变质程度煤在冶金领域的高效分级分质利用提供理论基础和技术支持。

长焰煤热解萃取物对单种煤成焦性的影响

以2种不同性质的炼焦煤为基础煤,以长焰煤热解萃取产物为改质剂,分别考察了改质剂对2种基础煤的挥发分、黏结指数、奥亚膨胀度等指标的改善结果。萃取产物对瘦煤挥发分的影响大于气煤;随改质剂加入量的增加,气煤的黏结指数缓慢增加,瘦煤的黏结指数显著增加;当改质剂加入量增加到5%时,气煤、瘦煤的软化-固化温度区间分别增大14.4℃、39.2℃。

利用不黏煤配煤炼焦试验研究

通过总结石梯子煤20 kg焦炉配煤炼焦、铁箱以及生产焦炉炉孔配煤炼焦试验结果,阐述了该煤在配煤实际生产中的应用可行性,指出配入不黏结性石梯子煤炼焦可扩大炼焦煤源和降低配煤成本。