煤基清洁燃料替代民用散烧原煤的研究进展

综述了民用型煤、民用兰炭、民用洁净焦炭3种煤基清洁燃料的燃烧特性和污染物排放的现状,比较了3种清洁燃料代替散烧原煤的优劣势。同时指出用洁净焦炭代替民用散烧原煤是可行的。     

煤热解半焦结构及其对制备型煤成型特性的影响

以不同热解条件下制取的陕西烟煤(YL)半焦为原料,使用预糊化淀粉为黏结剂冷压成型制取成型燃料,分析不同热解条件下获得的煤焦成型后的物理特性,研究热解条件对半焦挥发分和表面含氧官能团的影响规律,揭示热解半焦特性对其成型的影响机理。结果表明:热解停留时间和热解终温对半焦成型特性具有显著影响。热解停留时间增加和热解终温升高会降低半焦挥发分含量和表面含氧官能团,影响黏结剂颗粒和半焦颗粒之间的黏结作用,从而会降低半焦成型后的冷压强度和跌落强度。结果表明:挥发分质量分数在16%以上的半焦成型后冷压强度大于450 N,适宜成型;热解终温小于600℃且热解停留时间小于5 min的半焦表面含氧官能团含量较高,成型后冷压强度大于450 N,可用于成型。半焦的成型特性受其挥发分含量和表面含氧官能团的综合影响。     

利用过剩焦化产能生产民用洁净焦

本文推荐太原开展民用洁净焦炭替代散烧原煤的成功经验,对民用洁净焦和半焦(兰炭)作为民用清洁燃料进行了论述,结果认为:无论是产品作为民用燃料的性能还是炼焦产能利用的宏观经济都是可行的。     

煤直接液化残渣的成焦行为及在配煤炼焦中的应用

红柳林煤(HLL)经温和加氢液化(430℃)和炭化(410℃)得到的液化残渣(DCLR)与其他5种原料煤在实验室条件下配煤炼焦制备坩埚焦,有利于缓解优质炼焦煤短缺的现状,降低配煤炼焦的成本,有利于实现煤炭资源的综合利用。研究了原煤黏结指数,利用不同配比的煤样进行实验室坩埚焦的制备,分析了其焦炭成焦率、冷态强度和热态强度等性质,并提出配煤体系中加入DCLR的作用机理。结果表明:加入5%和10%的DCLR可分别替代12%和18%的优质炼焦煤,且得到的焦炭品质不变。DCLR加入量从5%增至10%时,焦炭的抗碎强度提升了1.20%,耐磨强度降低了1.04%,焦炭的热反应性提升了3%,反应后强度增加了2%;此外,DCLR的添加量不宜过高(15%),这是因为DCLR的高活性和高含量的惰性组分使配合煤的黏结性下降。DCLR最佳的制备条件为:液化温度430℃、炭化温度410℃、1%碱式氧化铁催化剂,此时制备的DCLR的黏结性指数为68,黏结性较强,适合作为配煤炼焦的添加剂和黏结剂。DCLR和气煤(QM)相互作用可部分替代肥煤(FM),使中间相的流动度增加、配煤的熔融温度区间拓宽,体系中大量气体冲刷胶质层,使胶质体充分渗透到煤颗粒的孔道中,得到高强度的焦炭。焦化初期,DCLR和QM的相互作用对于焦化关键过程有一定的影响,焦炭的各向异性程度增加。     

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。     

配用高钙煤生产高强度高反应性焦炭

高炉炼铁工艺可通过降低燃料比抑制二氧化碳排放,因此应提高炉内反应效率.为此可使用高反应性焦炭降低高炉的热平衡带温度,从而降低燃料比.这就要求高炉用焦不仅反应性要高,而且冷态强度也要高,但目前几乎没有关于工业高炉使用高强度高反应性焦炭的研究.新日铁等对高强度高反应性焦炭的生产技术进行了研发.     

热黏结剂对低阶煤制取型煤的热态性能影响

选用煤焦油沥青、高黏结肥煤作为热黏结剂,分别以不同的掺入量和低阶烟煤粉煤及其他原料混合制取型煤.型煤样品热强度测定结果表明:以煤焦油沥青为热黏结剂的型煤热强度高于以高黏结肥煤为热黏结剂的型煤热强度,进一步对型煤微观结构电镜分析也证实了以煤焦油沥青为热黏结剂的型煤其黏结性能和防水性相对较好,电镜切片表明,煤焦油沥青热态下析出的挥发分经过胶质体时产生的气泡相互作用能使胶质体受压形成更坚固的整体网状结构;研究还发现煤焦油沥青的粒度对型煤热强度也有一定的影响.     

利用过剩焦化产能生产民用洁净焦

生产民用洁净焦炭替代散烧原煤可从源头上削减污染物的排放,减少环境污染。介绍了散烧煤对大气环境的污染情况及太原市研发、实施和推广民用洁净焦的实践经验。利用我国过剩焦化产能生产民用洁净焦探索焦化企业生存转型发展的途径。     

棒状型煤抗碎强度影响因素试验研究

民用散煤利用效率低,燃烧过程产生大量污染物,也是产生雾霾的重要原因之一,推广洁净型煤是治理散煤的有效途径。为了研究棒状型煤的最优制备条件,以兖矿集团南屯动力煤为原料,经锤破制粉系统制得0～5 mm原料煤粉,利用ZLSP200A型平模颗粒机制备棒状型煤,研究了原料水分、粒度、模具锥角和黏结剂等因素对棒状型煤抗碎强度的影响。结果表明:原料煤中水分可润湿煤粉颗粒表面,挤压成型过程中,在煤粉颗粒之间形成稳定的桥接力,同时起到润滑作用。原料煤水分为15%时,成型过程顺畅且棒状型煤初始强度最高,水分过低不能成型或堵塞模孔,水分过高棒状型煤初始强度不足,发生变形、黏连,不能满足储运要求;原料煤粉粒度分布模数m0.3时,利用电镜观察发现细粒级煤粉密实填充于粗粒级煤粉之间,煤粉颗粒之间接触紧密,颗粒间的桥接力和啮合力强,棒状型煤抗碎强度达90%以上;棒状型煤抗碎强度随模具锥角的增大略微提高,但锥角变大会导致成型过程压辊压力在垂直于锥面方向的分力变大,平行于锥面方向的分力变小,成型过程需要克服的摩擦力增大,能耗及模具磨损增加,在生产中要兼顾型煤抗碎强度与生产平顺性,锥角以16°为宜;黏结剂对棒状型煤抗碎强度有明显的提升作用,添加量在2%～3%时性价比最高。通过不同黏结剂棒状型煤的TG曲线可以看出,有机黏结剂可降低棒状型煤燃点,促进燃烧过程;无机黏结剂使型煤燃点提高,燃烧速率降低,燃尽温度提高,灰分增加,灰熔融温度降低,抑制燃烧过程,生产中可根据用户对型煤抗碎强度、热值、热稳定性的要求及黏结剂价格综合考量选择。     

固体热载体热解焦粉成型工艺及性能研究

为解决粉煤固体热载体热解工艺中焦粉无法直接利用,易造成粉尘污染等问题,采用高分子聚合物复配制得SCC-2型复合黏结剂,研究了固体热载体热解焦粉的成型工艺,分析了型焦的物化性质。结果表明:固体热载体热解焦粉最佳成型工艺条件为:固体热载体热解焦粉-3 mm质量分数大于80%;SCC-2型复合黏结剂质量分数为30%,添加量为焦粉质量的15%~20%。采用SCC-2型复合黏结剂成型的型焦灰分和固定碳略有增加、发热量升高;冷压强度、落下强度和浸水强度均较高,分别达到580 N/个、83%和220 N/个;型焦热稳定性和防水性能好,化学反应性随温度的升高而增大,1 000℃时还原率可达96%,满足工业生产要求。型焦可代替部分块炭使用,有效解决了固体热载体热解焦粉再利用难题,具有较好的推广应用前景。     

炼焦型煤粘结剂的研究

用粒经小于0.2mm的长焰煤、焦粉与焦油按一定比例混合,制得生产冶金焦的型煤粘结剂。配入1^#煤浆粘结剂10%和3^#煤浆粘结剂8%生产型煤,均可得到较高冷强度的型煤。该粘结剂配煤制得的型煤成型率为60%～75%,抗压强度大于100N/个,落下强度大于90%,满足了炼焦型煤生产、运输和装炉过程中的强度要求。     

神木低变质粉煤加入量对型煤型焦性能的影响

以神木低变质粉煤、肥煤与4#主焦煤为原料,配入10%玉米秸秆粘结剂,通过改变神木煤加入量制备出系列型煤型焦.探讨了神木煤加入量对型煤型焦性能的影响.结果表明,神木煤加入量为45%时,型煤型焦性能最佳,型焦工业分析为Mad=0.22%,Ad=12.99%,Vdaf=1.43%,抗压强度与跌落强度分别为3902.6 N/个、99.45%,M25与M10为75.47%、24.53%,符合工业应用标准.随着神木煤配比增加,型煤型焦强度均呈下降趋势.因为神木煤粒度小,空隙率小,比表面积大,进入空隙的粘结剂少,高温热解中不能被胶质体完全包围、粘连,熔融不充分.     

配入粘结剂生产优质焦炭的研究与应用

根据配煤炼焦原理、煤的成焦特性及粘结剂的性质,结合宣钢煤源情况,进行了在单种煤、配合煤中配入粘结剂的炼焦实验室研究、半工业生产试验研究,并成功应用于工业生产。与配粘结剂前相比,冶金焦冷强度、热性能指标得到大幅改善,取得了提高焦炭质量、大幅度降低成本的效果。     

活化污泥基黏结剂制备型煤型焦试验研究

为实现粉煤的综合利用,以城市污泥为黏结剂的基础组分,采用化学方法活化,利用粉煤成型技术制备型煤,对工艺条件进行研究,考查了成型压力、污泥含量、干燥时间对型煤冷压强度和湿压强度的影响,确定了最佳工艺条件。结果表明,污泥含量为12%、成型压力12 MPa、干燥时间8 h时,制得型煤的冷压强度为1 522.5 N,落下强度为97.7%,型煤600℃干馏2 h制得型焦的强度、灰分、挥发分、发热量等主要指标均达到《陕西省地方洁净型煤技术标准》。利用活化污泥可制备出适用于工业生产的洁净型煤。     

改性花生壳基型焦性状研究

采用六组不同粒级的神木粉煤为原料,质量分数1. 5%和2. 5%NaOH改性花生壳为粘结剂,通过干法冷压成型制备型煤,而后高温干馏制备改性花生壳基型焦。利用红外光谱仪表征其官能团结构,测定改性花生壳基型焦的抗压强度、跌落强度和机械强度等宏观性质。结果表明,神木煤粒度(3～1. 5) mm,质量分数2. 5%NaOH改性花生壳基型焦的性能强度更优,跌落强度98. 4%,抗压强度5 187. 15 N,抗碎强度与耐磨强度分别为82. 08%和17. 92%。NaOH浓度对型焦的性能强度影响不大。随着粉煤粒度减小,型焦宏观性能强度降低。神木煤粒度0. 425 mm,抗碎强度急剧降低至0,耐磨强度高达100%。改性花生壳基型焦红外谱线相对简单,出峰数目少,不同粒级神木煤型焦的红外谱峰峰型相似,出峰位置一致,但峰强弱略有差异。     

新型型煤技术的开发与应用

以粘结剂、强度、灰熔点等作为技术难点，通过多年的研究开发出新型煤型生产工艺。该型煤可用于化肥生产、锅炉用煤、民用等。是开发利用煤末、焦末、净化环境及充分利用资源的有效途径。     

Inlet effect on the coal pyrolysis to acetylene in a hydrogen plasma downer reactor

Coal pyrolysis to acetylene in hydrogen plasma is a clean process for the coal utilization. A gas–solid downer reactor was employed to facilitate the high temperature reactions of coal pyrolysis in milliseconds. The effect of the inlet design on the coal injection was studied using CFD simulations, which were qualitatively compared with the cold model experiments in the prototype of a 2 MW hydrogen plasma reactor. The results revealed that the distribution of the coal particles near the inlet nozzles was significantly influenced by the layout of the flat‐shaped nozzles and the operating conditions. Accordingly the heating efficiency of the particles by the hot gas showed strong dependence on the inlet design. The hot model tests demonstrated that the reactor performance characterized by the concentration of acetylene in the product gas increased from ～7.6 to 9.6% by optimizing the nozzle design, which indicated the critical role of the nozzle design in the coal pyrolysis process.     

半焦成型技术及型焦应用研究进展

半焦孔隙结构发达,具有良好的吸附能力,但由于机械强度较低及耐热和耐水性能较差等原因,半焦的大规模应用受到了极大限制,不仅造成半焦资源大量浪费,也导致严重的环境污染问题。成型半焦机械强度高,耐热和耐水性能得到显著改善,可以广泛用作吸附剂或催化剂载体,具有很好的经济价值。综述半焦成型的主要工艺,阐明半焦成型机理,介绍有黏结剂冷压成型、无黏结剂冷压成型和热压成型等半焦成型工艺的特点以及产品型焦的主要应用领域,并提出半焦成型技术和型焦应用的主要发展方向。     

Fabrication of high strength PVA/SWCNT composite fibers by gel spinning

High-strength composite fibers were prepared from polyvinyl alcohol (PVA) (Degree of polymerization: 1500) reinforced by single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) containing few defects. The SWCNTs were dispersed in a 10 wt.% PVA/dimethylsulfoxide solution using a mechanical homogenizer that reduced the size of SWCNT aggregations to smaller bundles. The macroscopically homogeneous dispersion was extruded into cold methanol to form fibers by gel spinning followed by a hot-drawing. The tensile strength of the well-oriented composite fibers with 0.3 wt.% SWCNTs was 2.2 GPa which is extremely high value among PVA composite fibers ever reported using a commercial grade PVA. The strength of neat PVA fibers prepared by the same procedure was 1.7 GPa. Structural analysis showed that the PVA component in the composite fibers possessed almost the same structure as that of neat PVA fibers. Hence a small amount of SWCNTs straightforward enhanced by 0.5 GPa the tensile strength of PVA fibers. The results of mechanical properties and Raman spectra for the SWCNT composites suggest the relatively good interfacial adhesion of the nanotubes and PVA that improves the load transfer from the polymer matrix to the reinforcing phase.