為抑制褐煤堆放時發(fā)生自燃與煤粉爆炸,利用自燃裝置試驗臺和煤粉爆炸試驗臺,對褐煤及其干燥到不同水分的干燥煤進(jìn)行試驗研究,分析其自燃特性和爆炸特性,。結(jié)果表明,對于自燃特性而言,褐煤水分減少10%,耗氧速度增加約0.17%/min,粒徑減小一個等級,耗氧速度增加約0.11%/min;對于爆炸特性而言,褐煤水分減少5%,平均煤粉爆炸下限質(zhì)量濃度約降低0.015 kg/m3,溫度每升高10℃,平均煤粉爆炸下限質(zhì)量濃度降低約0.03 kg/m3;總體而言,隨著干燥程度的加深,褐煤自燃、爆炸特性均增強(qiáng),危險性增加,。

為更好地開發(fā)利用煤直接液化生成氣,必須準(zhǔn)確測定煤直接液化生成氣各組分含量,分析了氣相色譜法測定煤直接液化生成氣組成的主要影響因素,如色譜柱程序升溫方式,、取樣袋的選擇和分流比的確定,確定最優(yōu)的試驗條件,建立了煤炭直接液化生成氣組分分析的標(biāo)準(zhǔn)方法。結(jié)果表明,采用氣相色譜法測定煤直接液化生成氣的組分含量的最佳分析條件為:采用以15℃/min的升溫速度從60℃升溫至150℃,始溫保持10 min,終溫保持4 min的升溫程序;復(fù)合膜取樣袋取樣;與FID相聯(lián)的用于烴類分析,與TCD相連的用于無機(jī)氣體分析,其載氣均為氦氣,流速為38 m L/min;有機(jī)烴氣路分流比為50∶1,無機(jī)氣體氣路不分流,。將標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行8次平行分析表明,氣相色譜法的相對誤差不大于3.5%,樣品回收率均在97%~102.03%,準(zhǔn)確度和精密度良好,說明氣相色譜條件適于分析煤直接液化生成氣含量,。

為獲得較好的褐煤半焦制備工藝參數(shù),研究了不同制備條件(熱解終溫、升溫速率,、原煤粒徑、熱解氣氛)下制得的烏拉蓋褐煤半焦的燃燒性能和燃燒動力學(xué)參數(shù)。結(jié)果表明,熱解終溫對半焦品質(zhì)的影響最大,熱解升溫速率,、原煤粒徑和熱解氣氛對半焦燃燒特性的影響不顯著,。熱解終溫由350℃升至600℃時,反應(yīng)指數(shù)RI由235℃升至292℃,半焦著火性能變差;燃盡指數(shù)Cb由4.68升至6.15,半焦燃盡性能變差;爆炸指數(shù)Kd由2.54降至0.46,半焦爆炸傾向性變低;反應(yīng)活化能由44.4 k J/mol升至63.4 k J/mol,半焦燃燒動力學(xué)特性變差。熱解終溫為520℃時制得的半焦反應(yīng)指數(shù),、燃盡指數(shù),、爆炸指數(shù)和反應(yīng)活化能分別為265℃,5.34、0.80和53.2 k J/mol,屬于易著火,、易燃盡,、中等爆炸燃料,燃燒特性良好。

為研究神華煤反應(yīng)初期動力學(xué)行為,在容積180 mL攪拌高壓釜中,使用循環(huán)溶劑為供氫溶劑,利用“863”催化劑進(jìn)行煤直接液化反應(yīng),。采用傳統(tǒng)的集總反應(yīng)動力學(xué)模型,將原料煤分為快反應(yīng)組分,慢反應(yīng)組分和惰性組分3部分,并計算各級反應(yīng)動力學(xué)活化能,。結(jié)果表明:快反應(yīng)煤向油、氣和瀝青烯組分(PAA)轉(zhuǎn)化的總反應(yīng)活化能為279.74 kJ/mol,慢反應(yīng)煤向PAA轉(zhuǎn)化的活化能為57.80k J/mol,。在開始的4 min內(nèi),煤的轉(zhuǎn)化率及PAA的產(chǎn)率由于煤的熱解而迅速增加;在后續(xù)4~15 min時,轉(zhuǎn)化率增加緩慢,PAA產(chǎn)率基本穩(wěn)定,并開始降低,表現(xiàn)出了典型的中間產(chǎn)物的特性,。當(dāng)煤的轉(zhuǎn)化率超過55%時,在氫自由基的生成上,溶解氫將發(fā)揮重大作用。

高壓釜是評價煤液化性能常用的設(shè)備,針對高壓釜中產(chǎn)物存在的掛壁現(xiàn)象,難以完全取樣計量,導(dǎo)致進(jìn),、出物料及灰達(dá)不到完全平衡,不同高壓釜數(shù)據(jù)可比性差,不能真實反映不同煤種的液化性能等問題,。論述了如何合理處理損失以達(dá)到進(jìn)、出物料及灰的完全平衡,并在物料平衡的基礎(chǔ)上,對高壓釜的油產(chǎn)率計算公式進(jìn)行了修正,。結(jié)果表明,為了保證試驗數(shù)據(jù)更真實,未處理的進(jìn),、出物料平衡最好在95%以上�,；移胶庥嬎憧梢蚤g接反映所取分析樣品是否具有代表性,灰平衡越接近100%,則所取樣品代表性越好,。研究發(fā)現(xiàn),灰平衡在90%~110%為宜。與原有的油產(chǎn)率計算結(jié)果相比,使用修正的油產(chǎn)率公式,油產(chǎn)率會提高1.14%~3.42%,。

為了充分利用劣質(zhì)燃料油頁巖和難以利用的高硫石油焦,以煤、劣質(zhì)燃料油頁巖及高硫燃料石油焦的混合燃料為研究對象,采用熱重-差熱的試驗方法和差減微分法,對其混燒特性曲線和混燒特性機(jī)理進(jìn)行分析,計算出試樣各種燃燒特性參數(shù)及燃燒動力學(xué)參數(shù),。結(jié)果表明:煤,、油頁巖、石油焦的質(zhì)量比為1∶6∶3的混燒試樣S7的DTG曲線先后出現(xiàn)揮發(fā)分的析出著火燃燒峰和剩余固定碳的著火燃燒峰;煤,、油頁巖,、石油焦的質(zhì)量比為6∶3∶1的混燒試樣S4的可燃特性指數(shù)及著火特性指數(shù)均大于油頁巖及石油焦的值,而且混合試樣的燃盡指數(shù)均大于煤及石油焦的值,同時,混合樣品的綜合燃燒特性指數(shù)均大于油頁巖的值;試樣S4的活化能最小,該混合試樣的燃燒反應(yīng)最容易進(jìn)行。只要煤,、油頁巖及石油焦混合比例適當(dāng),其混合燃燒特性將優(yōu)于油頁巖及石油焦單獨(dú)的燃燒特性,。

為了探索黏度測定方法、粒度級配,、質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及溫度4個因素對管輸煤漿黏度值的影響,以陜西神南礦區(qū)煤樣制備漿體為樣本,通過試驗研究來探索上述因素對黏度測定的影響規(guī)律,。試驗結(jié)果表明:旋轉(zhuǎn)黏度計黏度測定值比毛細(xì)管黏度計黏度測定值高約30%;黏度測定值隨著Ⅳ粒度區(qū)間占比,、質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈增加趨勢,且隨溫度的降低而增加;管道煤漿黏度值測定的試驗,均需進(jìn)行黏度測定方法、粒度級配,、質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及溫度4個影響因子的試驗設(shè)計,。

為了探究高水分褐煤干燥后的燃燒與自燃特性變化,采用一維火焰爐、煤粉著火爐以及自燃試驗臺對不同干燥程度的勝利褐煤進(jìn)行了試驗研究,。試驗結(jié)果表明,試驗樣品的著火溫度隨著干燥程度的增加而降低,隨著風(fēng)煤比的增加而增加,煤粉細(xì)度同樣會對著火溫度產(chǎn)生影響,。在燃用干燥褐煤過程中宜采用較高一次風(fēng)率以提高制粉系統(tǒng)的安全性。勝利褐煤及其干燥褐煤均屬于極易燃盡煤種,燃盡率均在99.4%以上,水分的變化對燃盡率影響不大,。建議勝利褐煤與20%水分干燥褐煤的運(yùn)行氧含量控制在3.5%左右,。隨著干燥程度的加深和粒徑的減小,褐煤越容易自燃。勝利褐煤干燥到20%以下可能有自燃的風(fēng)險,。

為了給煤粉鍋爐用戶提供煤粉優(yōu)選理論依據(jù),以煤粉鍋爐主要用煤神府煤制備的煤粉為研究對象,采用TG-DTG對煤粉的燃燒特性進(jìn)行研究,分析了不同煤粉及升溫速率對煤粉燃燒特性的影響,。結(jié)果表明:在空氣氣氛下,升溫速率提高,TG、DTG曲線向高溫方向移動,煤粉的著火溫度升高,最大質(zhì)量變化速率增大,最大失重溫度提高,燃盡指數(shù)增大;隨著灰分和粒徑改變,升溫速率為10或20℃/min時,煤粉的著火溫度變化不顯著,燃盡指數(shù)及綜合燃燒特性指數(shù)均有影響,�,；曳譁p小,粒徑不變時,D煤粉的綜合燃燒指數(shù)為1.51,優(yōu)于粒徑74μm、灰分9.5%的P煤粉,。

為提高水焦?jié){的穩(wěn)定性,采用A,、B兩種穩(wěn)定劑制備水焦?jié){,考察對比了2種穩(wěn)定劑對水焦?jié){的表觀黏度和析水率的影響。結(jié)果表明,A物質(zhì)的添加量為0.3%時,隨著濃度的增加,流動性逐漸變差,表觀黏度上升,由873 mPa·s增至1 039 mPa·s,析水率由11.61%降至8.57%,。B物質(zhì)的添加量為0.3%時,隨著濃度的增加,流動性逐漸變差,表觀黏度由891 mPa·s增至1 187 mPa·s,析水率逐漸下降,由6.30%降至3.45%,。2種添加劑均可提高水焦?jié){的穩(wěn)定性。隨著2種穩(wěn)定劑添加量的增加,水焦?jié){黏度有所增加,析水率逐漸降低,即穩(wěn)定性增加,。添加0.3%的B物質(zhì)時漿體的黏度低于添加0.6%的A物質(zhì)的水焦?jié){黏度,而漿體的析水率也優(yōu)于添加0.6%的A物質(zhì)水焦?jié){的析水率,因此B物質(zhì)對穩(wěn)定性的提升效果要優(yōu)于A物質(zhì),。

為了對某煤制烯烴全廠能量系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化研究,提出基于單元、子系統(tǒng)和全局分段遞進(jìn)協(xié)同優(yōu)化的策略,首先對全廠各個單元進(jìn)行能耗計算和節(jié)能分析,。在對合成氣凈化單元進(jìn)行能耗分析和計算時,發(fā)現(xiàn)目前合成氣凈化單元粗合成氣中夾帶水蒸氣的折標(biāo)系數(shù)沒有統(tǒng)一的基準(zhǔn),因此對合成氣凈化單元能耗計算方法進(jìn)行了探索研究,提出了合成氣凈化單元能耗計算方法,規(guī)定了粗合成氣中夾帶水蒸氣的折標(biāo)系數(shù)選取方法以及單位能耗計算的基準(zhǔn),。結(jié)果表明:提出的方法能較好地反映合成氣凈化單元的能效水平,并為合成氣凈化單元對標(biāo)分析提供統(tǒng)一計算基準(zhǔn),為合成氣凈化單元能耗計算標(biāo)準(zhǔn)制定提供參考。

為了推廣半焦在大型煤粉鍋爐上的應(yīng)用,通過在135 MW煤粉鍋爐上的半焦摻燒性能試驗,分別從電廠鍋爐效率,、廠用電率,、供電煤耗、環(huán)保指標(biāo),、檢修維護(hù)成本以及煤炭價格等方面分析了煤粉鍋爐摻燒半焦對電廠供電成本的影響,。研究結(jié)果表明,摻燒30%左右的半焦對鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性影響較小,在目前的煤炭價格下,摻燒30%半焦時機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性變化對供電成本的影響在1%以下,半焦自身價格是影響其在電廠大規(guī)模推廣應(yīng)用的核心因素。

為實現(xiàn)煤泥水處理中自動添加絮凝劑,研制了一套實驗室使用的煤泥水自動加藥設(shè)備,。通過試驗驗證設(shè)備的自動加藥性能,求出了設(shè)備的傳遞函數(shù),并通過仿真軟件對傳遞函數(shù)進(jìn)行了模擬仿真,將仿真結(jié)果與試驗結(jié)果進(jìn)行比較,判斷設(shè)備的可行性,。結(jié)果表明,試驗中不同煤泥水濃度在最佳加藥量的情況下,沉降速度為10~12 mm/s。仿真計算時,藥劑達(dá)到最佳用量時,沉降速度穩(wěn)定在10mm/s,試驗結(jié)果與仿真結(jié)果基本一致,。且出現(xiàn)干擾時,系統(tǒng)能夠自動調(diào)整并趨于穩(wěn)定,。該自動加藥系統(tǒng)引入了光電測量技術(shù),即通過光電傳感器實時測量煤泥水的沉降速度,并用前饋與反饋相結(jié)合的控制方案,解決了傳統(tǒng)煤泥水自動加藥系統(tǒng)滯后性的問題,。

由于煤液化油石腦油餾分(<200℃)中芳烴潛含量較高,利用煤液化油石腦油餾分為原料,進(jìn)行加氫精制,將原料中的硫氮含量降至1 mg/kg左右,滿足重整進(jìn)料要求,然后在小型固定床連續(xù)反應(yīng)器上進(jìn)行加氫重整生產(chǎn)芳烴試驗。著重考察重整反應(yīng)前,、后族組成的變化及主要芳烴化合物的產(chǎn)率,。結(jié)果表明,加氫重整過程中發(fā)生正構(gòu)烷烴異構(gòu)化反應(yīng);環(huán)烷烴主要發(fā)生脫氫芳構(gòu)化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為芳香烴;煤液化油石腦油餾分適宜進(jìn)行催化重整,C1~C4烴氣產(chǎn)率6.03%,氫氣產(chǎn)率3.60%;重整后,芳烴含量達(dá)83.20%,其中C6~C8芳烴含量61.03%,是提取BTX的良好原料。石腦油的餾程對芳烴的組成和產(chǎn)率有一定影響,適宜的餾程為60~160℃,。

為比較不同型式的冷渣器對660 MW超超臨界CFB鍋爐機(jī)組能耗的影響,通過分析使用風(fēng)水聯(lián)合冷渣器及滾筒冷渣器時鍋爐效率、廠用電率的變化,計算超超臨界CFB機(jī)組使用不同冷渣器時供電煤耗的大小,。提出冷渣器選型方案,對不同方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較,。研究表明,底渣量和標(biāo)煤單價對冷渣器選型有重要影響,標(biāo)煤單價高、底渣量大的項目,宜選用風(fēng)水聯(lián)合冷渣器,技術(shù)經(jīng)濟(jì)性好,。為了兼顧冷渣器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行可靠性,可采用風(fēng)水冷渣器與滾筒冷渣器搭配使用的方案,。研究內(nèi)容可為燃用低熱值煤的CFB鍋爐冷渣機(jī)選型提供參考。

針對循環(huán)流化床鍋爐污染物生成量較低的特點(diǎn),分析了鍋爐SO2生成量的影響因素,不同脫硫工藝的優(yōu)缺點(diǎn),結(jié)合試驗研究結(jié)果和工程應(yīng)用實例提出了循環(huán)流化床鍋爐實現(xiàn)SO2超低排放的技術(shù),。結(jié)果表明:循環(huán)流化床鍋爐SO2生成量取決于煤的硫分中可燃硫所占比例,、煤灰中CaO等堿金屬氧化物含量和鍋爐運(yùn)行參數(shù),運(yùn)行參數(shù)中床溫影響最大;通過優(yōu)化鍋爐運(yùn)行參數(shù)降低SO2生成量,爐內(nèi)干法高效脫硫和煙氣脫硫相結(jié)合的深度脫硫技術(shù)可以實現(xiàn)SO2超低排放的目標(biāo),并具有更高的調(diào)節(jié)靈活性和運(yùn)行可靠性;煙氣脫硫工藝的選取上,CFB-FGD半干法脫硫工藝相對于石灰石-石膏濕法脫硫工藝更具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

為了解決我國礦井風(fēng)排瓦斯因濃度低,、不易利用而直接排放,污染空氣這一難題,提出了低濃度,、超低濃度瓦斯燃料電池中發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電能的瓦斯利用新技術(shù)。該技術(shù)是將低濃度瓦斯與氧氣分別從燃料電池的不同電極充入池內(nèi),發(fā)生得失電子的化學(xué)反應(yīng),將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,可以將這部分電能加以儲存利用,。分析表明:瓦斯在燃料電池中氧化產(chǎn)生的電能比其經(jīng)過其他形式產(chǎn)生的電能高50%,。此外,瓦斯燃料電池發(fā)電利用技術(shù)還具有不受瓦斯?jié)舛取�濕��,、雜質(zhì)等因素制約的優(yōu)點(diǎn),有效地克服了低濃度瓦斯在內(nèi)燃機(jī)中燃爆發(fā)電等技術(shù)的弊端,。

針對“十一五”、“十二五”期間煤礦區(qū)煤層氣開發(fā)利用量與規(guī)劃目標(biāo)差距較大,特別是井下抽采利用率與規(guī)劃目標(biāo)相差甚遠(yuǎn)的問題,從抽采量和抽采濃度,、利用技術(shù),、利用模式、政策因素等方面開展利用潛力影響因素分析,構(gòu)建開發(fā)規(guī)模,、利用規(guī)模和利用率預(yù)測模型,采用情景分析方法預(yù)測“十三五”煤層氣開發(fā)利用量和利用率,并提出發(fā)展目標(biāo),。根據(jù)計算結(jié)果,取中情景,到2020年煤礦區(qū)煤層氣抽采量達(dá)到257億~289億m3,利用量達(dá)到148億~170億m3,地面井煤層氣利用率在80%以上,井下抽采煤層氣利用率在45%以上,煤礦區(qū)煤層氣綜合利用率在58%以上。

為了提高煤礦綜采支架運(yùn)行的可靠性,必須正確選擇和使用環(huán)保型液壓支架液壓系統(tǒng)油脂,。通過對淮南礦區(qū)各礦使用的綜采工作面液壓支架系統(tǒng)濃縮液和乳化液的調(diào)研,采用現(xiàn)場跟蹤記錄和實驗室對比分析的方法,研究了液壓支架常用油脂的特性,、優(yōu)缺點(diǎn)及使用要求。結(jié)果表明,環(huán)保型濃縮液是采用植物性油替代礦物油為基礎(chǔ)料,無環(huán)境污染,可生物降解,對人體無害,對皮膚無刺激,是環(huán)保型產(chǎn)品,有利于煤的綠色開采,。無論是極索濃縮液還是福斯乳化油,一定要在規(guī)定配液濃度(3%~5%)下使用,否則會直接影響液壓支架系統(tǒng)正常工作,。