高参数石油基和煤基火箭煤油射线法密度测量实验研究

基于Beer-Lambert定律,采用γ射线吸收法,研制了高参数火箭煤油密度测量装置,对液态及超临界压力下火箭煤油的密度进行测量方法研究。测量温度范围293~673 K,压力范围0.3~30 MPa,密度测量结果的扩展相对不确定度为2.2%~3.2%(置信因子k=2)。选取常压、温度293 K和压力5 MPa、温度673 K的环己烷分别作为高密度和低密度标准流体,抵消了温度变化对测量装置射线吸收率的影响。通过对环己烷和甲苯密度测量的校验,验证了测量方法的可靠性和准确性。在此基础上,完成了石油基和煤基火箭煤油的密度测量,并计算了石油基和煤基火箭煤油等压热膨胀系数。利用实验数据,拟合了宽广温度压力范围内两种火箭煤油密度的Tait函数关系式,密度实验数据与方程的平均绝对偏差为0.21%,最大绝对偏差为1.32%。测量结果表明:在所测量的温度和压力范围内,煤基煤油与石油基煤油的密度值基本一致。所得密度实验测量数据为高参数火箭煤油物性及传热等研究提供了基础数据。

煤基/石油基火箭煤油高参数黏温特性与组分特性研究

为探究温度变化及组分变化对液体火箭推进剂黏度的影响规律,以煤基/石油基火箭煤油两种燃料为研究对象,获取两种燃料宽广温度和压力范围内的黏度数据,构建两种燃料“黏度-温度-压力”数学模型,大多数模型偏差都在5%的实验扩展不确定度范围内,能够精确预测燃料黏度随温度及压力的变化。黏温系数及等压黏度变化率的大小可反映不同燃料的黏温特性,对比结果表明,煤基煤油和石油基煤油的黏温系数和等压黏度变化率的绝对值相近,受温度影响程度几乎相同。根据运动黏度梯度,提供两种火箭煤油雾化燃烧效果最佳的临界预热温度。以灰色关联理论方法分析火箭煤油五组分烃类物质与黏度及黏度变化率的相关性,研究影响火箭煤油黏度的敏感组分因素。结果表明:单环烷烃对低温火箭煤油黏度指标影响最大,双环烷烃对高温火箭煤油黏度指标影响最大。

煤基能源动态碳中和模式及其保供降碳效益评估

减煤增气、发展可再生能源的常规能源转型路径不能满足新形势下我国能源发展的安全需求,煤基能源动态碳中和模式的构建是破解煤炭能源高碳排放困境和保障国家能源安全的前瞻性发展方向。本文结合国际能源转型模式的经验,针对我国煤炭能源保供降碳现状及面临的挑战,分析了保供降碳需求下低碳化煤基能源开发的紧迫性和重要性;阐述了煤基能源动态碳中和模式的科学内涵,构建了煤基能源动态碳中和模式的体系架构,揭示了煤基能源动态碳中和模式的保供降碳机理;建立了基于系统动力学的效益评估模型,评估了煤基能源动态碳中和模式在能源安全、减排降碳、社会发展等方面的效益。结果表明:相比煤炭能源开发利用,2060年不同情景下煤基能源开发利用可实现46%⁓55%的减排潜力,油气对外依存度降低到20%以内,考虑到煤基碳捕集与封存(CCS)技术固碳能力,煤基能源动态碳中和模式的降碳潜力可达84%,进一步实现降碳目标需依赖于碳捕获、利用与封存(CCUS)技术的全流程应用和矿区碳汇;煤基能源开发利用可作为油气储备技术,有助于显著提升能源安全保障能力,但2030年之前我国依然面临较大的油气缺口,煤基能源发展刻不容缓。研究建议,建设以煤基能源动态碳中和技术体系为支撑的新型能源体系,实现能源自主可控,并兼顾“双碳”目标,近中期发展煤炭地下气化技术、富油煤开发技术、煤层气开发技术,远期发展煤炭流态化开采技术。

醚类含氧添加剂对煤基柴油性能的影响

针对高海拔地区柴油机燃用煤基柴油性能下降的问题,将醚类含氧添加剂聚甲氧基二甲醚(PODE,n=3~8)以不同体积分数与煤基柴油掺混成含氧煤基燃料,通过控制发动机进气压力模拟高海拔下柴油机的工作条件,考察在平原(260 m)和海拔1500、2500 m时醚类含氧添加剂对煤基柴油性能的影响。在平原地区,随着PODE比例增加,柴油机动力性逐渐降低,油耗率逐渐上升,排放性变差。在高海拔2500 m地区,PODE添加量(体积分数)为15%时,柴油机的动力性明显增强,平均功率增幅超过4%;经济性逐渐提升,油耗率平均增幅降低10%以上;HC排放降低幅度8.6%,CO排放降低幅度达到75.1%。

煤基特种燃料技术研究进展

随着我国国防军事、航空航天事业的突飞猛进,国防防御面积和半径的扩大、航空航天飞行器战略和战术需求的增加,在远程武器、飞行器、舰载机、火箭等领域开始追求飞得更远、飞得更快、可携带能力更高,这对燃料的性能提出了更高的要求,现有石油基燃料已基本到达性能边界,难以实现大的性能突破,新型燃料的研究开发迎来曙光。本文阐述了煤基特种燃料研究现状,总结了煤基特种燃料领域所取得的成果及存在的主要问题,呼吁煤化工行业向高端化、多元化、低碳化方向发展,继续进行技术攻关,促进煤炭清洁高效转化利用。

煤基纳米碳氢燃料技术研发与应用

为积极落实国家“双碳”目标,国能准能集团立足能源资源禀赋和产业优势,通过科技创新,以煤炭清洁化燃烧和高值化利用为方向,在世界上首次研制出煤基纳米碳氢燃料。介绍了煤基纳米碳氢燃料的特性,阐述了国能准能集团在该燃料应用领域的创新研发和工业化探索,并归纳总结了取得的主要研发成果。煤基纳米碳氢燃料用于发电可有效节煤,替代柴油生产铵油炸药可降低炸药成本、提高炸药性能,替代水煤浆用于煤气化可提高煤气有效组分和气化产率。认为,煤基纳米碳氢燃料的创新研发将进一步提升煤炭附加值,引领煤炭行业绿色低碳发展。

煤基吸热型碳氢燃料热裂解动力学及产物分布

为了研究煤基吸热型碳氢燃料在高温下的热裂解转化规律,通过静态热裂解实验探讨了燃料在450~490℃的条件下的气体产率和裂解反应动力学,利用气相色谱(GC)和气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析了气体和液体产物组成分布。结果表明,煤基碳氢燃料的热裂解起始温度高,结焦倾向低,热裂解稳定性强。气体产物包括氢气、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷和丁烯;液体产物长链烷烃裂解为短链烷烃,环烷烃转化为萘、苯、茚等芳香族化合物。热裂解动力学反应符合一级动力学方程,燃料热裂解速率常数为2.83×10^(-5)~1.54×10^(-4)s^(-1),活化能Ea=205.561±2.3 kJ·mol^(-1),指前因子lnA=23.69±2.0。

煤基喷气燃料研究现状及展望

为促进我国喷气燃料的发展,介绍了JP-900、煤基全合成喷气燃料和煤直接液化喷气燃料3种煤基喷气燃料的研究历程和制备方法,对比分析了煤基喷气燃料和传统石油基喷气燃料的理化性能和使用性能,最后对煤基喷气燃料的发展提出了相关建议。JP-900的氮含量和硫含量都很少,具有较高的闪点和较低的冰点,密度高,极性化合物含量很少,其热稳定性和燃烧性能均优于石油基的航空燃料。煤基全合成喷气燃料的热稳定性、润滑性、材料相容性等指标相似或更优于传统石油基喷气燃料Jet A-1。煤直接液化油的组成特点与JP-900相似,具有高密度、高闪点、低冰点和富含环烷烃等特点,但其中的杂原子化合物会显著影响其燃料性能。除煤基全合成喷气燃料外,其他2种煤基喷气燃料还没有投入商业应用。未来应进一步增加煤液化产能,建立健全煤基喷气燃料的试验方法,建立煤基喷气燃料的产品标准,以实现煤基喷气燃料的大规模工业化生产和商业应用。

我国煤基多联产系统的发展潜力及技术路线研究

煤基多联产技术是先进清洁的煤炭利用技术,是综合解决我国能源系统主要问题的关键技术。针对我国多联产系统概念不清的现状,本文根据我国国情总结提炼出了多联产系统的定义及分类方法。同时,随着我国能源需求的不断增加,我国液态燃料供应紧张的问题日渐凸显,煤基液态燃料的发展势在必行,本文通过建立能源安全损益模型,得出了我国煤基替代燃料发展的最优规模。在此基础上,对我国多联产系统的发展潜力进行分析,提出了到2030年前我国煤基多联产系统的发展战略和技术路线。

高温煤基燃料的燃烧特性及NOx排放试验研究

为探索控制煤粉燃烧时NOx的生成,参考高温空气燃烧的概念,提出将煤粉预热到800℃的高温后再进一步燃烧的新工艺,方法是借助循环流化床在低过剩空气系数下燃烧的技术预热煤粉。由于煤粉在预热过程中发生了部分燃烧,将生成物称为高温煤基燃料。在小型热态试验台上完成了第1阶段的概念性验证试验。热态试验以大同烟煤为燃料,试验台由提供高温煤基燃料的循环流化床和用于高温煤基燃料燃烧的下行燃烧室组成,下行燃烧室直径为220mm、高度为3000mm。试验结果表明:下行燃烧室内轴向温度分布比较均匀,最大温差为176℃;NOx排放值为399mg/m3(?(O2)=6%),高温煤基燃料中的燃料N向NOx的转化率为26.9%;燃烧效率达到99%。

Pt/SAPO-11催化费托合成油选择性加氢异构化制备替代喷气燃料

采用自制Pt/SAPO-11催化剂,以煤基费托合成中间馏分油为原料进行选择性加氢异构反应,制备替代喷气燃料。考察了温度对反应的影响,研究了不同总转化率下产物的分布规律,测定了产物的基本理化性质。实验结果表明,温度对总转化率的影响显著,从310℃时的约18%可增至380℃时的约91%;在310~355℃内,异构烃的选择性几乎恒定且超过85%,高于355℃时则下降。随总转化率的增加,原料中不同碳数的正构烃逐渐转化为单支链异构体,进而转变为多支链异构体;总转化率为82.11%时,异构体收率达到最大值（72.60%）。产物的密度、闪点和黏度随总转化率变化很小,冰点随总转化率的升高而下降。当总转化率达47.00%时,产物的各项物性均满足美国军用标准MIL-DTL-83133E中替代喷气燃料的要求。

高热安定性煤基喷气燃料理化性能的试验研究

以煤直接液化工艺生产的馏分油为原料制备了煤基喷气燃料,利用气相色谱和质谱对燃料的烃族组成进行了研究,并对燃料的理化性能进行了分析。实验结果表明,煤基喷气燃料主要由环烷烃组成,其中单环烷烃占32%,双环烷烃占42.3%,三环烷烃占13.6%,链烷烃占9.9%,还含有少量的芳香烃。煤基喷气燃料的理化指标均符合GB 6537—2006标准的要求,与石油基3号喷气燃料相比,煤基喷气燃料具有更高的密度。虽然煤基喷气燃料的质量热值较低,但体积热值比3号喷气燃料高3.5%。研究了煤基喷气燃料的密度、黏度随温度的变化关系,得到了密度-温度校正系数和黏度计算公式。

我国石油替代燃料发展研究

石油替代燃料包括天然气和气态烃以及一些二次能源,如生物质能(乙醇、生物柴油)和煤基燃料(煤制油)、氢能等,开发石油替代燃料并使之形成一个新兴的能源产业是解决石油资源枯竭的主要方法之一。分别阐述了各种石油替代燃料的开发现状、存在问题和开发前景。

煤基喷气燃料发展动态

综述美国煤基喷气燃料的发展动态,包括煤基喷气燃料组成、生产工艺和性能等。阐述我国研究煤基喷气燃料的必要性、可行性及可能需要的研究手段。

BCFC的制备和成型机理及燃烧特性

通过实验确定了生物质煤基燃料炭(BCFC)的制备工艺,研究了BCFC的成型机理和燃烧特性.结果表明,BCFC的制备工艺是将禹州煤、玉米秸秆和黏结剂按照81∶6∶13的质量比混合成型,再经700℃炭化处理.生物质型煤的内部结构、禹州煤和有机黏结剂的黏结性是BCFC成型的保证.市售燃料炭在燃烧初期燃烧强度较大,但持久性逊于BCFC,这与二者挥发分、固定碳和发热量的差异有关.

基于WTW燃料循环分析的中国煤基车用燃料能量消耗和二氧化碳排放研究

以煤为初始原料转化为汽车燃料,从技术上可行的路线主要有煤的直接液化合成油、煤的间接液化合成油,以及煤基合成含氧的醇、醚燃料和煤制氢等。利用GREET模型,通过对煤基车用燃料整个WTW循环的分析得知,主要在WTT阶段消耗了大量的能量,产生了大量的二氧化碳,从而使能耗和温室气体的排放高于汽油车和柴油车。据此,提出通过二氧化碳捕捉减排技术和在燃料生产阶段进行排放控制等手段对煤基燃料节能降耗。

基于燃料甲醇的煤基替代燃料行业发展分析

我国能源结构的调整已势在必行。未来我国的煤基合成燃料生产和使用量将迅速增加,通过对国内正在实施的几种煤基合成燃料的工艺路线和项目投资比较,以及燃料甲醇使用中的技术问题制约因素分析,指出今后几年煤基合成燃料将以燃料甲醇为主。

不同煤气化技术合成气发酵法制乙醇的可行性探讨

阐述了固定床间歇气化技术(UGI)、鲁奇气化技术、航天炉气化技术合成气发酵法制乙醇的工艺配置,并比较了投资、乙醇生产成本等,期望筛选出技术与经济可行性最优的工艺作为煤制乙醇示范工程的气化技术来源.

实现我国煤化工、煤制油产业健康发展的若干思考

针对我国目前出现的盲目发展煤化工、煤制油的状况提出了实现我国煤化工、煤制油产业科学发展的建议。一是发展煤化工、煤制油必须坚持"适度、有序"原则;二是综合考虑社会投入,发展煤基车用替代燃料应定位在煤制油上,不宜发展"醇醚燃料";三是发展煤化工、煤制油要高度关注国际原油和石化产品市场,认真分析产品的市场竞争力;四是发展煤化工、煤制油要积极推动煤炭生产企业与石油化工企业的以资本为纽带的强强联合。

350 t燃煤回转式阳极炉的生产实践

介绍了云铜350t燃煤回转式阳极炉的生产实践,指标情况,生产过程中遇到的问题与采取的改进措施以及还需进一步开展和完善的工作。