褐煤经微波改性后界面性质的变化对其成浆性的影响

在900 W功率下考察了不同微波辐照时间对褐煤界面性质的影响,同时考察了这些变化对褐煤成浆性的影响。利用化学滴定法、低温氮吸附法和扫描电镜,探讨了煤样的表面含氧官能团、孔隙结构、表面形貌及分形维数在微波辐照后的变化。试验结果表明:随着微波辐照时间的增加,褐煤的含水率及脱水速率逐渐降低;褐煤表面含氧官能团含量逐渐降低;煤样的比表面积先升高后逐渐降低,平均孔径和孔体积均先降低然后再逐渐升高;煤粒表面逐渐趋于平整光滑;煤样孔隙的分形维数逐渐减小。将这些煤样制浆后发现褐煤的定黏浓度由原煤的51.3%上升到微波辐照12 min时的54.58%。     

基于微波提质技术褐煤成浆性的试验研究

为了提高褐煤成浆浓度,考虑微波输出功率和微波辐照时间2个因素对褐煤成浆性的影响,选取3个不同输出功率以及3个不同微波辐照时间处理蒙东褐煤,微波辐照后的煤样及原煤分别制备水煤浆。通过静态氮吸附仪对不同功率微波辐照及原煤煤样孔径结构进行分析,采用化学滴定法测定含氧官能团的数量,探究微波辐照提高褐煤成浆性的机理。结果表明:随着微波辐照功率的增加和时间的延长,褐煤水分迅速下降,含氧官能团数量减少,褐煤孔隙结构也得到改善。褐煤最大成浆浓度由50.16%提高到53.44%,水煤浆的流动性得到明显改善。     

响应面法对褐煤微波提质工艺的优化

本试验利用响应面法(RSM)中的中心组合设计(CCD)法,以微波辐照功率、时间、煤样粒度以及煤样质量作为影响微波脱水速率的因素,优化设计微波褐煤提质工艺。根据CCD中心组合试验原理设计了31组试验,依据回归分析确定各工艺条件对脱水速率的影响,并将微波脱水速率数值作响应面和等值线图。试验结果表明,优选得到的最佳工艺为:煤样粒度组成为0.6~1.25 mm、煤样质量为20 g、微波功率为700 W、干燥时间为4 min。验证得到煤样的脱水速率为4.32%/min,与预测值接近。因此,中心组合设计及响应面法可显著优化褐煤微波提质工艺。     

褐煤微波脱水过程中水分的迁移规律和界面改性研究

针对褐煤脱水能耗高、易复吸的难题,运用自制微波脱水系统,对蒙东褐煤进行5种不同功率和4种不同粒度的脱水实验。建立了褐煤微波脱水的数学模型并采用有限差分法求解,实验结果与模型计算结果吻合良好。采用扫描电镜(SEM)和低温氮吸附仪测定脱水前后煤样的表面形态和孔隙结构。采用化学滴定法测定羧基和酚羟基官能团的变化。通过恒温恒湿复吸实验和热重分析确定煤样的复吸和自燃特性。发现微波脱水后褐煤复吸水分远低于热风干燥褐煤的19.87%,着火点也由原煤的275 ℃提高到295 ℃以上。说明微波脱水后褐煤的界面稳定性得到改善,不易复吸和自燃。     

微波吸收剂对褐煤微波提质的影响规律

褐煤微波辐照过程中,仅有煤中的水分和微量物组分对微波的吸收能力强,如果在微波辐照过程中添加吸收微波能力强的微波吸收剂,可以加强褐煤微波提质过程。以褐煤半焦和活性炭为微波吸收剂,运用微波干燥试验设备,对锡林郭勒褐煤进行了微波干燥脱水试验研究,分析了微波场中吸收剂对褐煤水分脱除的影响规律,探索了吸收剂对微波提质褐煤的理化特性的提升机理。结果表明:加入微波吸收剂后的微波提质过程依然遵循微波脱水提质的预热,升速和等速干燥;微波提质褐煤的煤质明显提高,含氧官能团数量降低,自燃情况得到抑制。与没添加吸收剂煤样相比,加入微波吸收剂后的提质煤样水分含量降低1.6%、脱水率提高了9.46%、脱水速率提高了0.013%/s;碳元素含量提高2%、氧含量降低0.8%;干燥无灰基低位发热量增加1 059.318 k J/kg和干燥无灰基高位发热量增加了1 059.99 k J/kg;燃点最高可提高23℃。     

基于微波技术的褐煤脱水实验研究

 褐煤的脱水是褐煤利用的前提和基础,基于微波辐射的干燥原理,对内蒙古额吉褐煤进行微波干燥实验研究。考察了干燥时间、煤样粒径、微波功率、加热方式对褐煤脱水提质的影响,得到工艺条件为：干燥时间5min、微波功率720w、褐煤粒径3~6mm、加热方式为间歇加热,褐煤脱水率为64.10%。     

褐煤脱水动力学性能试验研究

为考察褐煤在不同湿含量和温度下的动态脱水特性,以含氧量约10.5%的烟气为脱水介质,采用流化床脱水装置系统对采自内蒙古东部的褐煤进行脱水试验。结果表明：褐煤的流化床脱水过程分为恒速脱水阶段和降速脱水阶段,平均脱水速率随脱水温度的升高而增加。当脱水温度高于220℃时,只需5 min即可达煤样的拐点干基湿含量值（5%）;在260℃脱水温度下平均脱水速率为4.33 kg/min。最后利用傅里叶变换红外光谱仪分析了流化床脱水煤样的结构变化,发现脱水后煤样中含氧官能团降幅较大,吸收强度仅为原煤的51.03%,煤样的主体结构未发生变化。     

两种不同脱水方式对褐煤热解特性的影响

为了对脱水提质后的褐煤规模利用提供基础数据,采用热风转筒干燥和微波脱水对褐煤进行脱水,对所得干燥褐煤进行固定床热解试验。采用热重分析仪(TG)和热重质谱联用分析仪(TG-MS)等实验设备对比研究了不同干燥煤样热解特性的变化规律,在此基础上采用模拟蒸馏分析仪以及粒度分析仪研究了热解焦油组成和热解半焦粒度的分布规律。随着微波干燥功率的增大和热风转筒干燥时间的延长,干燥煤样热解活化能增大。原煤和不同的干燥方式下煤样在热解过程中达的到最大释放强度在487.5℃左右,虽然褐煤在微波干燥后热解活性有所下降,但改变并不剧烈,干燥煤样仍保持了较高的热解活性。微波干燥煤样的挥发分产率小于热风转筒干燥煤样,且热风转筒干燥煤样细粒径含量更多,这对于热解过程中挥发分的释放具有促进作用。     

微波场中褐煤水分脱除规律及影响因素分析

为高效便捷地脱除褐煤中的水分,以提高褐煤品质,运用微波干燥实验设备,对锡林郭勒褐煤进行微波干燥脱水及影响因素试验,分析了微波场中褐煤水分脱除规律,探索了煤颗粒粒度、微波辐射功率和初始含水率对微波干燥脱水的影响。结果表明,褐煤微波干燥存在预热、压力升高、恒速干燥和降速干燥4个阶段。预热阶段褐煤温度迅速上升,含水率基本不变。压力升高阶段内部蒸汽压力迅速升高,形成较高的总压力差,促使渗透流出现,脱水率显著增大。恒速干燥阶段蒸汽压力和脱水率保持不变。降速干燥阶段,脱水率下降,温度升高。粒度在0.6~3.0 mm时,干燥速率最快,最大为11%/min。辐射功率小于600 W时,功率越大,干燥速率越快,温升越快。初始含水率越高干燥速率越快,温升越慢。     

褐煤在微波场下的孔隙结构及其分形维数变化特征

为了探究微波辐照对褐煤孔隙结构及表面形貌的影响,将低温氮吸附法和扫描电镜相结合。测定了煤样经微波辐照前后比表面积、孔容、平均孔径及分形维数的变化;通过扫描电镜清楚观察到煤样的孔隙形状及表面形貌。试验表明:随着微波辐照时间/功率的增加,煤样孔隙分形维数值逐渐减小;平均孔径逐渐减小,比表面积和孔容先明显减小随后略微增加;褐煤表面逐渐趋于平整光滑,孔洞收缩。     

燃煤电厂与醇胺法碳捕集系统耦合方案的改进及经济性分析

针对碳捕集系统再生能耗高的问题,以我国600 MW超临界燃煤机组为研究对象,分析了机组8段抽汽的品位,引入可以提高低压蒸汽压力的专用设备--汽汽引射器,提出了碳捕集系统与燃煤发电机组的耦合方案,建立了发电机组的经济性指标,研究了碳税价格和碳售出价格对发电机组发电成本的影响。研究结果表明：当碳捕集率取85%、MEA吸收剂质量分数取30%时,二氧化碳捕集单位再生能耗为3.84 GJ/(t CO2);耦合机组发电成本随碳税价格的升高而有所升高,随着碳售出价格的升高而降低;参考机组的发电成本随碳税价格的升高而明显升高,不随碳售出价格的变化而变化;当系统操作参数一定时,耦合发电系统全厂热效率为37.05%,与非耦合系统的热效率43.14%相比,降低了6.09%,发电标准煤耗升高了0.047 g/(kW·h),发电成本增加了0.171元/(kW·h)。     

超声波和微波联合加强氧化脱除煤中有机硫

用超声波和微波辐射法在氧化体系下,对北京、王庄、兖州、临汾煤进行了氧化脱硫研究.实验结果表明,超声波和微波结合可达到较好的氧化脱硫效果,超声波作用时间和功率、微波作用时间和功率、煤样粒度、氧化剂类型以及氧化剂用量对煤中有机硫的脱除率有较大影响.在优化的工艺条件下：超声波功率为540 W,作用时间为70 min,微波功率为280 W,照射时间为30 min,煤与HAc+H₂O₂（体积比1∶1）氧化剂配比为3/60 (g/mL),煤粒度d≤0.10 mm;王庄煤有机硫的脱除率可达到65.0 %.研究表明,超声波和微波联合氧化法是脱除原煤中有机硫的一种有效方法,对不同煤样的脱硫效果不同,与煤中有机硫的存在形态有关.     

微波辐照改变煤泥水沉降过滤性能的机理

针对高灰、细泥含量高的煤泥水固液分离困难、系统复杂和效果差等问题,采用微波辐照预处理方法优化煤泥水沉降过滤特性。探索了微波辐照前后煤泥水的沉降特性,过滤特性,煤泥颗粒表面电性及粒度分布规律。试验结果表明:微波辐照后,煤泥水沉降特性明显改善,絮凝沉降效果显著,药耗降低,最优方案为微波预处理2 min,PAM用量0.75 m L;煤泥水过滤分离性能显著提高,煤泥比阻明显降低,最大降低54%;过滤脱水效果变好,真空抽滤后的含水率最大下降到15.89%;煤颗粒表面的Zeta电位的绝对值减小,最大降低24%,双电层被压缩,颗粒间总的相互作用势能减小,颗粒发生凝聚,产生颗粒粗大化现象,小于10μm的颗粒减少30%左右,大于74μm的颗粒增加3倍多,有利于煤泥水的沉降。     

焦煤微波干燥特性及动力学研究

为探索焦煤微波干燥技术的基本理论,通过河南平煤八矿-焦煤微波干燥实验,研究焦煤颗粒粒径、微波功率和初始含水量对焦煤干燥特性的影响,利用薄层干燥动力学模型对实验数据进行拟合,探讨适于描述焦煤微波干燥动力学的最佳模型。结果表明,当焦煤粒径小于1 mm时,随着焦煤粒径、微波功率或初始含水量的增加,相同时间内煤样失水量增加,干燥速率增大;而随着粒径或微波功率的增大,干燥达到平衡的时间减少,但初始水分对干燥达到平衡的时间没有显著影响;焦煤微波干燥过程有一个非常短暂的预热升速阶段和恒速干燥阶段和一个长时间的降速干燥阶段,粒径、微波功率和初始水分越大,恒速干燥阶段越短暂;在常用薄层干燥动力学模型中,Diffusion approach模型是适于描述河南平煤八矿-焦煤微波干燥动力学的最佳模型。     

太阳能-燃煤机组热力系统耦合方式优化和碳减排分析

为了全面的评价耦合系统的生产性能,以某600 MW燃煤机组为研究对象,研究了太阳能-燃煤机组耦合系统。利用热力学和热经济学理论,建立了耦合系统的物理模型和热经济学模型,提出了耦合系统CO2减排量、投资节煤比、热经济学发电成本、〖HT5,5.SS〗火〖KG-*6〗用效率、〖HT5,5.SS〗火〖KG-*6〗用经济系数、煤耗等评价指标,确定了可行性耦合方案。结果表明,投资回收期最短的耦合方式为太阳能集热系统产生的蒸汽取代机组第1段抽汽,此时投资节煤比最高,为0.049 9 g/(kW·h·元);热经济学发电成本最低、煤耗最少、污染物减排量最大的耦合方案为取代机组的第2段抽汽,该方案下热经济学发电成本为0.344 5 元/(kW·h),煤耗相对于原机组降低了13.49 g/(kW·h),CO2减排量为17.80 t/h。综合考虑,取代第2段抽汽为超临界600 MW机组耦合太阳能集热系统的可行性方案。     

高惰质组煤微波诱导裂纹特征的研究

为拓展微波技术在西部高惰质组煤炭资源精细加工中的应用,以3种西部典型高惰质组煤为研究对象,研究了微波诱导裂纹形成的规律。结果表明：单独的微波辐照对煤粉碎特性影响较小,但可提高进一步机械粉碎的粉碎效率,且微波对不同粒度煤样的响应不同;裂纹数量和微波能量之间存在线性递增的关系;裂纹数量随煤样粒度减小呈现先增大后减小的趋势,且在74~125 μm粒度范围内达到最大。通过扫描电镜和煤岩光片进一步分析裂纹的形态、生长和扩展,可知在微波诱导作用下高惰质组煤存在3种裂纹生成模型,即界面裂纹、组内裂纹、差异性裂纹。     

CO2气氛中低变质煤微波热解研究

煤-循环煤气微波共热解是煤清洁高效转化利用的一种新技术。为深入剖析其作用机理,主要研究了二氧化碳气氛中低变质煤的微波热解过程,系统考察了微波功率、热解时间、气体流量和煤样粒度等因素对热解产品收率、组成及煤气成分的影响。结果表明：CO2加剧了低变质煤的微波裂解程度,使原煤中挥发分析出较多,有机质分解加快,兰炭中矿物质有效富集。在微波功率960 W、热解时间40 min、CO2流量0.56 L/min、低变质煤样粒度5～10 mm的优化工艺条件下热解,兰炭收率最高可达60.8%,液体产品（煤焦油和热解水）收率最高可达21.8%,煤气中有价成分（CO+CH4+H2）体积分数达54.03%。所得兰炭中固定碳含量达84.89%,满足FC-4级兰炭标准;挥发分含量为4.86%,满足V-1级兰炭标准。所得煤焦油中烷烃类化合物含量高达35.5%。     

神华煤微波改性提高成浆性能的研究

在氮气保护下，利用微波炉加热改性方法对难成浆的乌沙山电厂神华煤进行了改性提高其成浆性能的研究.对改性前后煤样的表面形态和孔隙结构利用氮吸附仪进行了测定.利用黏度计对改性前后煤样的成浆性能进行了对比.通过对煤样进行4种不同功率和3种不同改性时间的改性处理，煤样的表面形态与孔隙结构发生了变化，煤样的比表面积减小，孔径略有升高.煤的成浆性能得到了很大的提高，其中以420 W下，处理时间为60 s时改性的效果最好，在由原始煤样制浆浓度的56.01%上升到59.34%情况下，黏度由797.64 mPa·s降到360.64 mPa·s.说明微波改性对提高煤样成浆性能具有良好效果.