半焦制备气化水煤浆试验研究

为提高半焦的成浆浓度,以半焦与褐煤为原料,采用传统工艺,分级研磨工艺和间断级配工艺进行成浆性试验,并进行了半焦与褐煤的配煤制浆试验。结果表明,半焦和褐煤在传统工艺下的最高成浆浓度分别为55.58%、47.38%。采用分级研磨制浆工艺,在粗细粉质量比为85∶15的条件下,半焦和褐煤的最高成浆浓度分别为58.13%、51.59%。采用间断级配制浆工艺,对半焦和褐煤以7∶3进行配煤制浆试验,在半焦的粗细粉质量比为6∶4条件下,配煤制浆的最高成浆浓度为61.36%,浓度满足设计要求,所制煤浆的流动性和稳定性都明显变好。     

间断级配工艺制备气化水煤浆试验研究

为提高褐煤成浆浓度,以褐煤和精煤为原料,采用间断级配制浆工艺,分别对2个单种煤样和配煤进行成浆性试验,研究不同混煤方法对制浆浓度、黏度、流动性的影响,并确定最佳混配制浆方案。结果表明,褐煤具有高水分、高挥发分、低热值、反应活性好、制浆浓度低的特点;精煤具有低水分、高热值、反应活性差、制浆浓度高等特点。褐煤、精煤单种煤的最高成浆浓度分别为51.89%、73.75%。褐煤与精煤以质量比6∶4均匀混配,粗细粉配比为7∶3,添加剂用量为0.3%(干基/干粉)条件下,制取的水煤浆最高浓度为61.24%,表观黏度为1 298 mPa·s,流动性目测为B级,浆体流动摊开面积为192 cm~2时,且浆体流动性、稳定性都较好,满足水煤浆气化设计要求。     

用液化残渣提高褐煤成浆性能的研究

提质褐煤单独制备煤浆的最高浓度只能达到50.52%,而采用热值较高的煤制油液化残渣与提质褐煤进行配煤制浆试验,制得煤浆的浓度最高可达63.93%,分散剂KY33的用量也由1.7%减少到1.2%左右,成浆效果较好。     

高浓度气化水煤浆制备技术

水煤浆气化有效气含量与粉煤气化相比,有一定差距,主要原因是水煤浆浓度偏低,气化时带进多余的水而造成。提高水煤浆浓度是提高水煤浆气化有效气含量的关键。介绍了近年来国家水煤浆工程技术研究中心开发的气化水煤浆提浓新技术,包括分级研磨制浆技术和间断粒度级配制浆技术。介绍了两种制浆技术的原理及工艺流程,工业应用及中石化联合会的科技成果鉴定表明,与常规制浆工艺采用同种煤制备的煤浆浓度相比,分级研磨制浆技术煤浆质量分数提高3个百分点左右;间断粒度级配制浆技术煤浆质量分数提高6~8个百分点。     

基于固定床气化废水的褐煤水热提浓制浆

针对煤化工产业存在的"煤头水尾"制约难题,提出采用水煤浆气化技术耦合消纳褐煤（末煤）和废水的思路。对某代表性煤制合成天然气示范项目（SNG）固定床气化装置的5组褐煤及8组废水（W1~W8）、参照组去离子水（W0）进行了组分分析和直接制浆试验,并开展了水热处理制浆试验。研究结果表明：褐煤固定床气化废水有机质和盐含量总体较高,W8固含量达35.1%。褐煤直接制浆时,W1~W7所制水煤浆浓度介于46%~53%,与W0的制浆效果相当,W8所制水煤浆的浓度低于45%;褐煤经300℃水热处理后,分别采用W0和W4的制浆浓度总体超过58%、56%,比直接制浆浓度提高5.5%~11.7%（绝对值）,满足水煤浆气化需求。本研究思路有利于耦合利用褐煤与废水,进而拓宽褐煤（末煤）的应用范围和促进废水的资源化、减量化。     

褐煤制备高浓度水煤浆技术现状分析及发展趋势

褐煤是我国煤炭资源的重要组成部分,但褐煤内水高导致其难以制成满足水煤浆气化要求的煤浆,限制了其清洁化利用的途径。本文介绍了国内外褐煤提浓技术的发展状况,分析了水热处理制浆技术的现状,对褐煤制备高浓度水煤浆技术的发展方向和趋势进行了探讨。     

微细干粉级配制取低阶煤和褐煤高浓度水煤浆技术

开发了微细干粉级配制备低阶煤高浓度水煤浆技术,根据原料特点,通过多台粉碎机干法粉碎煤炭,实现粉煤微细化,并按照水煤浆最佳级配要求生产成不同细度和产率的水煤浆干粉。在年产75万吨水煤浆干粉的工业装置上,对难成浆的低阶煤和褐煤,采用该技术可制取水煤浆浓度高于68%(低阶煤)和63%(褐煤)的合格煤浆。与常规湿法制浆工艺相比,干法制备水煤浆工艺能耗降低5千瓦时/吨浆,添加剂用量可减少一半,相关成本下降8元/吨浆左右。具有明显的经济和社会效益,并必将极大程度上推动低阶煤和褐煤的洁净转化和利用。     

半焦煤样成浆性研究

为高效利用半焦,增加煤气化原料来源,采用剪切和球磨的方法,对榆神能化半焦煤样进行成浆试验,研究添加剂种类、用量、水煤浆浓度对水煤浆黏度和稳定性的影响。通过半焦和褐煤配煤成浆试验,验证配煤制浆应用于实际生产的可行性。结果表明,半焦单独成浆,添加剂选用MX,添加量为0.2%,入料浓度为69%时,理想黏度为800~1 200 m Pa·s,浆体抗剪切性能较好、稳定性佳,适合做锅炉用水煤浆。配煤成浆时,文玉褐煤与榆神能化半焦质量比为3∶7或2∶8时,可使用添加剂FX和MX,添加剂量为0.3%,成浆浓度61%左右,水煤浆黏度为(1 000±200)m Pa·s,稳定性72 h析水率7%,无硬沉淀,均可达到实际生产需要,适合做气化用水煤浆。在选择合适添加剂的基础上,半焦单独成浆,半焦与褐煤配煤成浆均可达到实际生产要求。     

分级研磨工艺制高浓度油煤浆的试验研究

以内蒙古吉林郭勒地区的褐煤为试验原料,分别采用直接液化常规的油煤浆制备工艺和分级研磨制浆工艺进行成浆性试验,并对试验得到的油煤浆的粘温特性进行对比研究。结果表明：与常规制浆工艺相比,分级研磨制浆工艺可使油煤浆浓度提高4%,且煤浆的流变性和稳定性均有明显改善;油煤浆的粘度随温度的升高呈现出先降低后升高的趋势,分级研磨工艺制得的油煤浆发生明显溶胀作用的温度较常规工艺高20℃。     

三峰分形级配提浓技术在中煤陕西公司的应用实践

针对单棒磨机制浆工艺存在煤浆粒度级配不合理、煤浆浓度低、影响煤炭气化转化效率和能耗等问题,研发了三峰分形级配提浓技术。介绍了三峰分形级配提浓技术的原理,对比了采用三峰分形级配提浓技术前后煤浆的成浆性能,并将该技术应用于中煤陕西公司煤制烯烃项目煤浆制备系统,分析了项目实施前后的煤浆性能。结果显示:采用三峰分形级配提浓技术后,煤浆质量分数提高3.8～4.7个百分点,比煤耗、比氧耗分别降低40.76 kg/1 000 m~3、33.44 m3/1 000 m~3,有效合成气体积分数提高1.48～3.29个百分点,煤浆的稳定性和流动性明显改善。     

基于配煤和表面修饰改善褐煤成浆性的研究

为改善褐煤成浆性,使其满足水煤浆气化需求,利用石油焦配煤,煤油作为表面修饰剂,研究改性方式对褐煤成浆性的影响。结果表明：（1）石油焦具有较强的疏水性,添加石油焦配煤显著提高褐煤的成浆浓度,且成浆浓度与石油焦占干基固体颗粒质量分数α（α>10.0%）正相关;（2）添加占干基固体颗粒质量β的煤油表面修饰配煤混合颗粒可以增强颗粒疏水性,进一步提高煤焦浆浓度,黏度随β先减小后增大,β最佳值与α（α>10.0%）负相关;（3）添加微量石油焦（α<1.0%）煤油悬浮液修饰时,可以提高煤油修饰效果,降低煤焦浆黏度η,α最佳值与β正相关。     

褐煤制气化水煤浆实验研究

为提高褐煤制气化水煤浆的制浆浓度,采用传统制浆工艺与分级研磨制浆工艺分别对某化工企业提供的3种煤样进行水煤浆成浆性实验,并在此基础上进行配煤制浆实验。结果表明:东明煤、扎赉诺尔煤、宝矿提质煤传统制浆工艺的最高浓度分别为48.54%、51.76%、56.08%,分级研磨制浆最高浓度分别为51.72%、54.82%、59.21%,3种煤样分级研磨制浆工艺水煤浆浓度提高3%以上。按照东明煤、扎赉诺尔煤质量比1∶1或东明煤、宝矿提质煤质量比2∶1配煤时所制水煤浆浓度分别为53.12%、54.21%,满足水煤浆浓度设计要求。     

高砷褐煤与低砷烟煤混燃砷的挥发特性及模型

选取典型的高砷褐煤和低砷烟煤,在一维等温燃烧实验台上进行混燃实验,研究温度（600～1100℃）和掺混比（3:1、1:1、1:3）对高砷褐煤混燃砷挥发的影响。实验结果表明：随着温度的升高,单煤及混煤燃烧砷的挥发比例逐渐增大,不同温度下混煤燃烧砷的挥发比例介于两个单煤之间,但砷的挥发比例并不是简单的加权平均,不同温度和掺混比下混煤砷的挥发比例均高于加权值,高砷褐煤中较高的挥发分含量在影响混煤焦炭燃烧的同时也促进了混煤中砷的挥发。因此,提出了综合考虑温度、掺混比和高砷褐煤影响的混煤砷挥发模型,不同温度和掺混比下的模型计算结果与实验值吻合度较好。     

煤半焦和沙柳炭混合物恒温共热解作用的研究

采用先混合原沙柳和煤粉再制焦的次序,利用热重分析法研究了4种煤半焦和沙柳炭混合物的恒温共热解作用。从胜利煤的变温热解中,选定恒温共热解的温度400、500和600℃来研究温度对沙柳炭和胜利煤半焦混合物共热解作用的影响,结果显示400和600℃表现为协同作用,500℃表现为抑制作用,通过分析选择600℃作为恒温共热解温度。在600℃时,研究了沙柳炭与不同种类煤半焦在不同掺混比例下的恒温共热解,显示沙柳炭对挥发逸出能力较强或较低的煤半焦(霍林河煤和准格尔煤)均表现为抑制作用,对挥发分逸出能力中等的煤半焦(胜利煤和宝日希勒褐煤)表现为协同作用;受煤种的影响,掺混比例对共热解的作用效果大小无固定的排序。     

600 MW褐煤机组掺烧烟煤对MB型风扇磨性能的影响

为掌握褐煤掺烧烟煤后对MB型风扇磨煤机提升压头、研磨出力、干燥出力及运行参数选取的影响,在SO2风扇磨煤机上进行了褐煤掺烧烟煤的半工业性试磨试验以及MB3600/1000/4900三介质风扇磨的热平衡计算,同时在一维火焰燃烧试验炉和煤粉气流着火温度试验炉上进行了相应的燃烧性能测试。结果表明,劣质褐煤掺烧合适比例的优质烟煤,可提高机组的带负荷能力,且磨煤机的提升压头和干燥能力也能满足运行要求。需要注意的是,由于烟煤的磨损性能较褐煤强,可能导致打击板寿命的降低。     

褐煤成型技术研究现状

中国褐煤资源丰富,由于其煤质特点,利用褐煤时需要进行提质加工。褐煤提质加工技术众多,国内外的褐煤提质加工技术主要包括热解提质加工工艺、脱水提质加工工艺及成型提质加工工艺等。褐煤成型技术可根据用户的不同需求,通过特殊的工艺,克服原煤存在的缺陷,生产出质量优良的产品;解决了褐煤易自燃、水分含量高等对长距离运输及储存不利的问题,具有明显的经济效益和环境效益。综述国内外褐煤众多提质工艺中的成型技术现状,介绍具有代表性工艺技术的主要特点,对比分析了国内外褐煤成型工艺技术的主要指标,总结了褐煤成型工艺技术在中国今后的发展。     

褐煤配入高熔点煤灰的灰熔点预测模型研究

测定了不同比例的褐煤与高熔点煤灰的混灰在弱还原气氛下的灰熔点,并且采用BP神经网络模型对灰熔点与灰成分及其组合参数之间的关系进行预测。结果表明:3种低灰熔点褐煤的灰熔融特性可以通过配入高熔点煤灰显著提高,混灰的灰熔点变化与配比间呈现非线性变化规律,灰熔点上升趋势总体可分为‘前段快速上升后段平缓’和‘前段快速上升中间段平缓后又上升’2种类型,配入灰熔点更高的高熔点煤灰对提高褐煤灰熔融温度效果不一定更优;使用摩尔分数作为基准,输入层包含8个灰成分参数和5个组合参数(硅值、酸值、碱值、白云石比率和R250)的BP神经网络模型对混灰熔点的预测优于仅包含8个灰成分参数的输入层预测模型,且该模型可对混合灰熔点的预测效果较好。     

煤粉着火燃烧过程光学诊断研究发展

煤炭储量丰富,尽管新能源和可再生能源快速发展,煤炭资源在未来几十年仍将作为我国一次能源重要组成部分。同时煤炭利用带来很多环境污染问题,因此未来煤炭资源的利用逐渐向高效、低碳、低污染物排放利用方式转变。随着光学技术的不断发展,涌现出多种适用于煤粉燃烧诊断的原位非接触式光学诊断技术,极大地促进了燃烧学的发展,为煤炭清洁高效利用提供了更多试验手段。介绍了国内外煤粉着火、不同方式下燃烧特性的光学诊断研究进展,对煤粉单颗粒和煤粉颗粒流的着火燃烧过程的光学诊断研究进行总结。目前常用的煤粉燃烧光学诊断技术主要包括全光谱成像、CH*/C2*化学发光成像、平面激光诱导荧光(PLIF)、双色/三色高温计、米氏散射、激光诱导白炽光、相干反斯托克斯-拉曼光谱、激光诱导击穿光谱等多种先进的光学诊断技术,可对煤粉单颗粒、颗粒流的着火延迟、脱挥发分、挥发分燃烧、着火模式、环境因素(环境温度、氧浓度、气氛)、富氧燃烧、水-氧燃烧、煤中碱金属释放等多方面关键问题进行光学诊断研究,为煤炭清洁高效利用提供了理论和试验基础。采用OH-PLIF和三色高温计对热解半焦和神华烟煤混合燃料共燃的着火和燃烧特性进行研究。综合考虑着火延迟和混合物的燃尽率,热解半焦的最佳掺混比为20%,为热解半焦的实际工业应用提供了参考。同时采用500 Hz、5 k Hz高时间、空间分辨率的OH-PLIF技术探究煤粉颗粒流中单颗粒挥发分燃烧的发展过程和挥发分着火的时序演变过程,通过二者的结合获得煤粉颗粒流从着火到挥发分燃烧的时间特性。采用OH-PLIF技术对烟煤和褐煤煤粉颗粒流燃烧火焰的脱挥发分和挥发分燃烧行为进行探究,提出采用OH信号径向分布的相对标准偏差探究火焰稳定性的方法。相同燃烧条件下,烟煤煤粉颗粒流燃烧的稳定性高于褐煤。基于OH-PLIF和CH*化学发光诊断技术,提出一种用于探究煤粉颗粒流中颗粒挥发分燃烧振荡特性分析方法——动态模态分解方法(DMD)。随着氧浓度的增加,挥发分火焰振荡增强。颗粒的聚集可能导致煤粉挥发分燃烧的低频振荡。相反,单独或分离的颗粒燃烧会产生较大的振荡频率。但目前取得的成果还不够完善,需要继续深入开展煤粉燃烧的光学诊断试验研究,对污染物NOx的生成及排放、新型水氧燃烧技术中水蒸气作用机理等方面深入探索,开发出新型清洁煤燃烧技术,为我国煤炭资源清洁高效利用做出贡献。     

低挥发分煤制备气化水煤浆的可行性研究

介绍了国内外水煤浆气化技术的发展历程,研究了国家水煤浆工程技术研究中心研发的“分级研磨高浓度制浆工艺”的提浓效果及其对气化水煤浆技术发展的推动作用。选取了一种无烟煤进行成浆性试验。结果表明：在传统制浆工艺下,该煤样的制浆浓度即可达到62％,若采用分级研磨制浆工艺,可使制浆浓度提高至65％,可作为气化水煤浆的制浆用煤。进行了不同粒度条件和加入催化剂情况下煤浆的热天平试验,分析了不同试验条件下样品的失重与失重速率数据。试验证明了该煤样的气化反应活性可通过一定手段提高,结合工业实践,分析了低挥发分煤制备气化水煤浆的可行性。     

烷基烯酮二聚体对褐煤疏水改性及成浆性能的影响

针对褐煤表面亲水基团丰富、孔隙发达导致煤成浆性能差的问题,以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为乳化剂制备了阳离子烷基烯酮二聚体（AKD）乳液,将其涂覆在经微波脱水后的褐煤颗粒表面,使煤样表面获得较强的疏水性;利用比表面积分析仪（BET）、X射线光电子能谱（XPS）和化学滴定法研究了AKD与煤表面的作用机理,同时测定了煤水体系的zeta电位以及煤水界面润湿性,结果表明AKD在煤表面发生了物理化学吸附,并当阳离子AKD乳液用量为1.5%时,改性煤粒表面zeta电位绝对值达到最大,褐煤与水的接触角从50.92°增加到121.10°;再将改性后的褐煤颗粒配合聚萘磺酸盐分散剂制得高浓度的水煤浆,当褐煤水煤浆黏度保持1000mPa·s时,最大成浆浓度从原煤的56.6%增加到61.20%,并且随水煤浆存放时间的延长其水煤浆的黏度保持稳定。