高碱煤掺烧低钠煤的混煤结渣特性试验研究

针对湛江钢铁发电单元锅炉在燃烧高碱煤时容易发生受热面沾污结渣的问题,提出了掺烧低钠煤的缓解措施。为了优化配煤掺烧方案,首先分别对高碱煤和低钠煤的煤质特性和燃烧特性进行分析,然后基于“沉降炉沉积炉”系统开展混煤燃烧试验,并采用煤灰成分评价指标预测不同掺烧比例下的混煤结渣特性。结果表明:高碱煤具有高挥发分、低灰分、高发热量及高碱金属含量的特点,具有良好的着火和燃尽性能,但结渣倾向较强。依据煤灰熔融温度判别煤种结渣倾向的评价指标参考价值比较有限,而基于煤灰成分预测煤种结渣倾向的指标中,煤灰钠当量综合考虑了煤种的灰分和煤灰碱金属含量,比碱酸比、硅铝比和铁钙比的预测结果更符合实际情况。通过与低钠煤进行掺混燃烧,能够有效降低高碱煤的结渣倾向,随着低钠煤的掺混比例增大,缓解结渣倾向的效果越明显。当掺烧质量分数75%的DN2或DN3时,混煤的结渣倾向已经低于单独燃烧DN4,进而可以解决单独燃用高碱煤时容易结渣的问题。

中高灰炼焦煤生产高品质83焦的应用实践

为了降低配煤成本,云煤能源安宁分公司使用低价格的中高灰炼焦煤。由于配量过大,导致焦炭CSR严重下降,在总结经验和小焦炉试验的基础上,采用合适的配煤比,消化了库存的中高灰炼焦煤,焦炭CSR达到≥66.0%的要求。

粉煤低温等离子体氧化过程效率及模型构建研究

低温等离子体氧化是研究煤中矿物赋存的重要前处理技术,其存在着灰化反应速度慢、过程效率低等问题,需针对设备运行的操作参数进行优化研究,尤其应侧重等离子体与粉煤的反应过程模式及反应速度控制因素以提高粉煤的氧化过程效率。采用等离子体设备灰化典型气肥煤,以单次灰化时间、设备电参数为操作变量,考察反应速度与灰化时间、有机质含量的关系,分析等离子体等效反应深度、速度控制方程及氧化过程效率优化,并建立粉煤等离子体氧化过程模型。在等效反应深度内,有机质含量小于0.3 g/g后进入降速灰化阶段,需优化操作过程以确保灰化整体速度维持匀速,从而提高氧化过程效率。制定典型气肥煤的综合灰化速度控制方案,即有机质含量在>0.69、0.69~>0.57、0.57~0.46、<0.46 g/g时设置单次灰化时间分别为8、4、2、1 h。

煤与远程卸压瓦斯安全高效共采试验研究

运用高瓦斯煤层群煤与瓦斯安全高效共采的思想,在淮南潘一矿进行了煤与瓦斯安全高效共采及远程瓦斯抽采的试验研究:首先开采瓦斯含量低、无突出危险的B11煤层,利用其采动影响使处在其上部70m(相对层间距35)的C13煤层卸压,煤层透气性系数增加近3000倍,瓦斯大量解吸并形成了沿顺层张裂隙流动的条件.通过在C13煤层底板沿走向布置的瓦斯抽采巷向C13煤层均匀地打网格式上向穿层钻孔,C13煤层内的卸压解吸瓦斯在煤层残余瓦斯压力和抽采负压作用下沿顺层张裂隙向抽采钻孔汇集,瓦斯抽采率达60%以上,不仅消除了煤与瓦斯突出危险性,而且相对瓦斯涌出量由原来25m3/t下降到5m3/t,工作面日产量由原来的1700t提高到5100t,成功地实现了煤与瓦斯两种资源的安全高效共采.

煤泥分级浮选工艺的研究

为了解决煤泥混合浮选工艺中分选粒度范围过宽、高灰细泥夹带污染精煤,导致浮选精煤灰分高、尾煤灰分低,严重影响精煤产品质量的问题,采用正交试验、小筛分、分步释放浮选实验方法,对影响浮选效果的因素进行深入的探讨,提出了分级浮选工艺:用分级旋流器组进行浮选入料粗、细煤泥分级,<0.125mm细煤泥采用新型旋流微泡浮选柱-快速双隔膜压滤机处理,0.5～0.125 mm粗煤泥采用原有的浮选机-过滤机处理,实现粗、细煤泥高精度分选和高效脱水.结果表明:应用分级浮选工艺,浮选精煤灰分下降了1.08%,尾煤灰分提高了9.51%,精煤回收率提高了0.73%.

早强型聚羧酸系减水剂的制备与性能研究

将有机(有机胺TEA)与无机(无机盐A,B)早强组分和自行开发的聚羧酸系高性能减水剂(HLC-TX)进行复配。通过对混凝土早期强度(1、3、7 d)进行测试,确定了最佳配合比,该早强型聚羧酸系减水剂具有减水率高、早强、无氯、无硫酸根、低碱含量的特点。对混凝土的坍落度、扩展度、含气量,凝结时间和水泥适应性进行测试。结果表明:掺入该早强型聚羧酸系减水剂后混凝土的早期强度得到显著提高,对坍落度和扩展度无影响,初凝时间和终凝时间较空白对照组提前,并且该早强型聚羧酸系减水剂的水泥适应性良好。

深部低阶煤三相态含气量建模及勘探启示——以准噶尔盆地侏罗纪煤层为例

准噶尔盆地低阶煤煤层气资源量巨大,其勘探开发突破是提高我国煤层气产量的重要途径之一。针对该区低阶煤浅部含气性差、深部含气量测试数据匮乏且现有技术手段难以准确测试的状况,从煤层气三相态含气量基本构成出发,开展了低阶煤较高温度和压力条件下甲烷的等温吸附、溶解度、密度和孔隙率等一系列实验,分析了影响甲烷吸附气量、溶解气量和游离气量的相关因素,构建了深部低阶煤吸附气、溶解气和游离气三相态含气量的计算模型。以准噶尔盆地低阶煤储层为例,利用该模型计算的结果显示:三相态含气量构成以吸附气量和游离气量为主,溶解气量所占比例较少;随埋深增加和含水饱和度降低,含气量构成序列由吸附气量高于游离气量转换为游离气量高于吸附气量;含水饱和度越低,其相对含气量转换深度越浅。综合分析后认为,该区深部低阶煤气体构成以游离气为主,煤层气勘探的思路则要以寻找圈闭和局部构造高点为主。

CaO含量对高钠煤灰熔融特性的影响

为研究CaO含量对高钠煤灰熔融特性的影响,配制了不同CaO含量的高钠合成灰并对灰熔融温度(AFTs)进行了测试,利用Fact Sage 7.0提供的热力学数据库对灰熔融过程进行了模拟,分析不同CaO含量的高钠合成灰的矿物质变化,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对合成灰的矿物质组成及微观形貌进行了研究。结果表明,随着CaO含量的增加,灰熔融温度先降低后提高。添加CaO同时影响含钙矿物质与含钠矿物质的存在形式与相对含量。在1 000℃下,含钙矿物质由钙长石依次转化为钙铁榴石、硅灰石、钙黄长石、硅钙石和原硅酸钙,含钠矿物质由钠长石转化为霞石。二元相图和似三元相图的结果表明,液相线温度随CaO含量的变化趋势与灰熔融温度相同。对本研究中的煤种,当CaO含量高于40%时,可以有效提高灰熔融温度。

煤层群煤与瓦斯安全高效共采体系及应用

提出了高瓦斯煤层群煤与瓦斯安全高效共采的概念:在煤层群开采条件下,首先开采瓦斯含量低、无突出危险的首采煤层,利用其采动影响使处在其上部和下部的煤层卸压,煤层透气性成百倍地增加,从而形成高效的瓦斯抽采条件,同时进行的卸压瓦斯高效抽采既解决了由卸压煤层向首采煤层涌出瓦斯问题,保障首采煤层实现安全高效开采,又大幅度地降低了卸压煤层的瓦斯含量,消除了煤与瓦斯突出危险性,为在卸压煤层内实施快速掘进与高效采煤方法提供了安全保障,从而实现了瓦斯与煤炭两种资源的安全高效共采,文中介绍了针对不同卸压瓦斯流动特点的近程、中程和远程卸压瓦斯抽采方法及工程应用实践,最后对高瓦斯煤层群煤与瓦斯安全高效共采体系的应用前景进行了分析。

山西“两高”煤灰分对石灰石助熔机制影响的研究

以山西"两高"煤为研究对象,考察了洗选改变灰分对添加助熔剂Ca CO3的影响。研究发现,随着洗煤灰分的降低,煤灰中二氧化硅含量及硅铝比(Si/Al)降低,煤灰流动温度降低至液态排渣气流床气化所需温度时,Ca CO3的添加比例与洗煤高温下生成的矿物质种类及其含量相关,经过洗选降低灰分后的FH与SH洗煤,通过添加一定比例的助熔剂Ca CO3,高温下煤灰渣类型由结晶渣变为玻璃体渣,排渣温度范围宽,能够很好地满足气流床气化液态排渣的要求,洗选与添加Ca CO3助熔剂配合使用的方式,可以有效调控山西"两高"煤灰流动性质。

煤基活性炭定向制备:原理·方法·应用

依托丰富的煤炭资源,我国成为世界上最大的煤基活性炭生产国。简要回顾了我国煤基活性炭工业的起源和发展历程,介绍了煤基活性炭的制备方法、生产工艺及应用现状,分析影响活性炭合理应用的因素,着重讨论了活性炭定向制备的概念、原理、方法及应用,提出了我国活性炭工业发展面临的重要问题和亟待研究的课题。结果表明:活性炭具有发达的孔隙结构,依据其对气、液相中微量成分选择性吸附的能力,在国防、医药、食品、化工行业得到广泛应用,近年来在能源、环境领域发现极大的应用前景;物理活化法是煤基活性炭制备的基本方法,原煤破碎活性炭、柱状活性炭及压块活性炭工艺是目前煤基活性炭的主要工业生产工艺,尤其是压块活性炭工艺,由于产能大、产品质量高且稳定并适于配煤、添加剂调孔,已成为新建、扩建活性炭企业的首选;孔结构、表面化学、形状、机械强度、流体力学性能等是影响活性炭应用的主要因素,"活性炭定向制备"即以用途对活性炭组成、结构和性能的要求为导向,制备具有适宜组成、孔结构、应用性能的活性炭产品,按照煤基活性炭定向制备涉及的指标及相互关系、影响因素、调控方法及难度,以孔结构调节为中心开发煤基活性炭定向制备技术成为主要策略;孔结构调控是在保证活性炭孔隙充分发育的前提下根据应用需求调节活性炭不同尺寸孔在总孔容中的比例,筛选原料煤、配煤、添加剂、优化工艺参数等措施,可以在不同程度上控制炭化过程,使炭化向生成各向同性、非石墨化、反应活性高、初生孔隙发达炭化物的方向发展,为活化阶段活化剂-炭基质间反应速度的调变打下基础,易于孔结构调控;煤基活性炭定向制备技术已应用于低灰高比表面积活性炭、磁性活性炭及兼有双电层电容和法拉第电容的高容量电极炭的研制,此外,在单种活性炭难以满足应用途径对活性炭提出的综合性能指标要求的情况下,配炭或是一种有效的解决途径。活性炭孔结构的精准量化调控、中孔活性炭的制备、配炭等研究尚待进一步深入;活性炭应用研究,利用西部高碱煤中内源性碱(土)金属调控煤基活性炭孔结构,开发洁净活性炭生产工艺,是煤基活性炭定向制备面临的新课题。

锅炉飞灰含碳量异常偏高的试验研究

通过锅炉冷态试验、常用煤种和异常煤种的热态调整试验,排除了可能引起某125MW机组飞灰含碳量异常(最高达14%)的结构及运行因素;常用煤种和异常煤种的常规指标接近,但其燃尽特性明显较常用煤种差;对异常煤种进行颗粒分离并分别进行工业分析,发现异常煤种由煤矸石、烟煤、无烟煤混合而成,无烟煤的含量达31.56%;对各颗粒分别进行热重分析,并与异常煤种TG-DTG曲线进行比较发现,烟煤、无烟煤的快速失重点分别与异常煤种的两个快速失重点相对应,进一步证明异常煤种主要由烟煤和无烟煤掺配而成。大量无烟煤的掺入导致燃尽困难,即为锅炉飞灰含碳量异常偏高的原因所在。

MgO含量对高钠煤灰熔融特性的影响

为研究MgO含量对高钠煤灰熔融特性的影响,配制了不同MgO含量的高钠合成灰并对灰熔融温度进行了测试。利用Fact Sage 7.0提供的热力学数据库建立了SiO_2-Al_2O_3-Fe_2O_3-CaO-MgO-Na_2O多元体系,模拟不同MgO含量的高钠合成灰的熔融过程。使用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对合成灰的矿物质组成及微观形貌进行了研究。结果表明,随着MgO含量的增加,灰熔融温度先降低后升高。当MgO质量分数由0增加到5%时,高温下灰中生成大量低熔点的透辉石,透辉石会与霞石等矿物质形成低温共熔体,导致灰熔融温度降低。进一步增加MgO含量,高温下灰中生成镁黄长石、镁橄榄石和镁硅钙石等高熔点矿物质,使灰熔融温度升高。二元相图和似三元相图的结果表明,全液相温度随MgO含量的变化趋势与灰熔融温度相同。对本研究中的煤种,当MgO质量分数为30%时,可以有效提高灰熔融温度并抑制熔融液渣的生成。

W火焰锅炉低氮燃烧改造策略分析

以亚临界300MW机组及超临界600MW机组为例,对W火焰锅炉进行低氮燃烧技术改造后所引起的机组运行成本的变化情况进行了分析,给出了亚临界300MW机组和超临界600MW机组W火焰锅炉低氮燃烧改造后,锅炉效率、供电煤耗的最大可承受损失以及对应的飞灰含碳量最大增量。同时,指出W火焰锅炉低氮燃烧改造前,必须合理制定NOx控制目标,并充分估计飞灰含碳量的增加等变化对锅炉效率的影响,提高脱硝改造的经济效益。

Na_2O质量分数对高碱煤灰烧结强度影响

为研究Na_2O质量分数对高碱合成灰烧结强度的影响,将不同Na_2O质量分数的合成灰制成灰柱并在管式炉中进行烧结实验,使用微机控制万能测试机对灰柱烧结强度进行了测试,使用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对合成灰的矿物质组成以及微观形貌进行了检测和观察。结果表明:随着Na_2O质量分数的增加,灰柱烧结强度不断增加,灰中含钠物质逐渐由钠长石转化为霞石,含钙物质逐渐由钙长石转化为硅灰石和钙黄长石;霞石、硅灰石、钙黄长石等矿物质形成的低温共熔体会使体系中产生大量液相,促进灰质点扩散过程,使灰柱烧结强度增大;随着Na_2O质量分数的增加,灰颗粒间孔隙不断减小,表面由粗糙疏松变得光滑致密。

煤层深孔预裂爆破卸压增透效果数值模拟分析

针对高瓦斯低透气性煤层,对深孔预裂爆破进行了数值模拟分析研究。再现了爆破过程中,动压冲击震裂、应力波传播与叠加以及爆生气体驱动裂纹扩展的整个过程,系统地分析了控制孔与爆破孔对于爆破卸压增透效果的影响,提出了高瓦斯低透气性煤层深孔预裂爆破的合理间距,为高瓦斯低透气性煤层的瓦斯抽采效率提出了解决方案。深孔预裂爆破为高瓦斯低透气性煤层增透、进而解决高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采难题提供了一条有效的途径。

低透气性煤层长钻孔爆破增透技术

为改善高瓦斯低透气性煤层的瓦斯抽放效果,提高煤层瓦斯渗透性,以新安煤矿八号煤层为例,应用长钻孔爆破技术对煤层进行松动控制爆破,运用ANSYS/LS-DYNA软件模拟控制孔对煤岩裂隙区的影响过程。结果表明:合理布置控制孔可以增加裂隙区的范围,提高松动爆破的卸压和瓦斯排放效果。当不耦合系数为1.5、控制孔距爆破孔2 m时,裂隙区的范围约为爆破孔径的25倍。

烟气汞浓度监测吸附管离线采样方法的拓展应用

将吸附管离线采样方法应用于美国EPA Method 30B标准允许外的高温、高灰条件下的汞浓度及形态监测试验研究,以拓展该方法的应用范围。试验结果表明:当采用吸附管采样法测量烟气总汞,且控制低流速采样并采用防尘罩时,该方法可以应用于湿法脱硫除尘前等粉尘浓度较高的场合,由粉尘引起的误差小于1%,但该方法不适用于高粉尘浓度的极端条件;在空气预热器前的高温位置,通过加设风冷套管并控制采样枪插入深度,可以保证吸附管温度处于合适的温度水平,从而保证测量的准确性;在烟囱入口等低粉尘浓度区域,测得的元素汞的比例与Hg-CEMS基本一致,尤其是湿法脱硫后的测试数据一致性良好,而干法脱硫后的采样测试结果略显偏低;但在高粉尘浓度区域,测得的元素汞比例则可能严重偏低。

玄武岩纤维超高性能混凝土力学性能试验

为了降低超高性能混凝土中水泥的用量,制备绿色超高性能混凝土,研究了玄武岩纤维对超高性能混凝土力学性能的影响,提出了力学性能最优的低水泥用量超高性能混凝土配合比和玄武岩纤维的最佳掺量.采用粉煤灰和硅灰以不同比例组合作为水泥的替代材料制备超高性能混凝土,分析了添加纤维和不添加纤维试件的和易性、力学性能和微观结构.结果表明,当粉煤灰和硅灰混杂替代水泥比例达50%时,其力学性能与原试件强度相当;掺加0.1%玄武岩纤维的试件其力学性能高于掺加0.2%和0.3%纤维和没有掺加纤维试件的力学性能.