低变质程度烟煤制取气化型煤的研究

论文摘要

低变质程度烟煤在我国煤炭储量中所占比例较大,煤质较好,且分布较为广泛。但是,由于低变质程度烟煤粉制取型煤时,成型压力消除后,型煤产生较大的弹性膨胀,导致型煤结构脱模后重新破裂,因此目前低变质程度烟煤制取型煤的技术还处于起步阶段。开展以低变质程度烟煤制取工业型煤的技术研究具有重要的理论意义和广阔的应用价值。本论文在《常压固定床煤气化工艺与原料煤适用性研究》(项目编号:120913)专项资金支持下,通过大量的试验(包括工业性试验)开展了低变质程度烟煤型煤化技术的系统研究。论文的主要成果如下:(1)基于微、宏观层面的研究表明膨润土相对水玻璃、赤泥更适合做低变质程度烟煤的冷粘结剂;在主配煤比一定的情况下,以膨润土为粘结剂制取的型煤强度随膨润土掺比的增大而增高,随成型压力的增大先增大后减小,20kN附近区域为最佳成型压力区域;在选择膨润土作冷粘结剂的基础上,可选用腐植酸钠作为热粘结剂的主要成份;(2)通过宏观机械强度试验和微观电镜的分析和研究得出沥青作为低变质程度烟煤的附加粘结剂效果好于肥煤,沥青粒度对型煤机械强度有着明显的影响,较小或过大的沥青粒度均不利于型煤热强度的提高,沥青粒度分布在0.5~1.5毫米之间时,型煤热态强度最为理想;(3)以型煤冷强度、热强度和复干强度为评价指标,正交试验结果的方差分析和直观分析表明,低变质程度烟煤制取型煤的混合物料合理配比为膨润土腐植酸纳掺入量占总量的10%(二者之比为8:2)、沥青掺比为5%,低变质程度烟煤与中高变质程度烟煤的配比为2:1。进一步试验表明在该合理配比下,制取的型煤具有优越的防水性能和良好的热稳定性;(4)试验结果表明160℃可作为低变质程度烟煤(低阶神木煤)制取气化型煤的最佳干燥终温,干燥型煤生球的最佳终温保持时间为20~30min;针对神木低变质程度烟煤开发的气化型煤配方完全适用于义马长焰煤;(5)依托《常压固定床煤气化工艺与原料煤适用性研究》进行的工业性试验表明低变质程度烟煤制取的型煤冷、热强度和反应活性满足常压固定床气化炉的使用要求,煤气热值满足要求。掺烧型煤前后煤气成分、火层、灰层和旋风除尘器排灰量无明显变化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 我国煤炭资源利用综述
• 1.1.1 我国煤炭资源利用现状及问题
• 1.1.2 型煤是洁净煤技术的重要领域
• 1.2 国内外型煤技术研究现状
• 1.2.1 国外型煤技术发展状况
• 1.2.2 国内型煤技术发展状况
• 1.3 气化型煤技术研究现状
• 1.3.1 气化型煤粘结剂
• 1.3.2 无烟煤及部分烟煤气化型煤技术
• 1.3.3 低变质程度烟煤气化型煤技术
• 1.4 选题背景与研究意义
• 1.5 研究内容与技术路线
• 1.5.1 主要研究内容
• 1.5.2 技术路线
• 2 试验设备与原料
• 2.1 试验设备
• 2.1.1 型煤制备装置
• 2.1.2 煤样及型煤测试仪器
• 2.1.3 其他设备
• 2.2 试验原料煤及配煤
• 2.3 试验流程
• 2.4 气化型煤主要测试指标及方法
• 2.4.1 气化型煤主要测试指标
• 2.4.2 气化型煤指标的测试方法
• 2.5 小结
• 3 粘结剂选择及粘结机理分析
• 3.1 低变质程度烟煤制取型煤的冷粘结剂选择
• 3.1.1 冷粘结剂初选
• 3.1.2 试验方案
• 3.1.3 掺不同冷粘结剂的型煤强度
• 3.1.4 掺不同冷粘结剂的型煤粘结特性
• 3.1.5 冷粘结剂选择
• 3.1.6 成型压力选择
• 3.2 低变质程度烟煤制取型煤的热粘结剂选择
• 3.2.1 以腐植酸钠与膨润土为粘结剂的型煤强度试验
• 3.2.2 试验结果
• 3.3 附加粘结剂选择
• 3.3.1 沥青型型煤试验
• 3.3.2 肥煤型型煤试验
• 3.3.3 低变质程度烟煤制取型煤的附加粘结剂优选
• 3.3.4 煤焦油沥青粒度对型煤热强度的影响
• 3.4 低变质程度烟煤制取型煤的混合物料合理配比
• 3.4.1 试验方案
• 3.4.2 正交试验结果
• 3.4.3 型煤冷强度影响因素分析
• 3.4.4 型煤热强度影响因素分析
• 3.4.5 型煤复干强度影响因素分析
• 3.4.6 低阶烟煤制取型煤的混合物料合理配比确定
• 3.5 小结
• 4 生球干燥终温优化及型煤配方适用性研究
• 4.1 型煤生球干燥终温优化
• 4.1.1 型煤生球干燥终温对型煤质量的影响
• 4.1.2 生球干燥终温保温时间对型煤质量的影响
• 4.2 低变质程度烟煤型煤配方的适用性分析
• 4.3 小节
• 5 工业性试验
• 5.1 试烧过程
• 5.2 试烧结果与分析
• 5.2.1 灰渣含碳量
• 5.2.2 炉底上下段压力差与温度
• 5.2.3 煤气成分
• 5.2.4 其他参数
• 5.3 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 进一步研究的展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集