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工艺条件及助剂对吕梁高硫肥煤热解过程固相氮脱除规律的影响研究

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工艺条件及助剂对吕梁高硫肥煤热解过程固相氮脱除规律的影响研究

作者：赵聪太原理工大学

学位级别：硕士

近年来,我国北方地区取暖季雾霾天数持续增长,究其原因,冬季燃煤是导致雾霾天气重要因素之一,由于我国北方部分农村及城郊地区无法普及“煤改电”、“煤改气”、“集中供暖”,致使原煤散烧现象在偏远地区随处可见。散烧煤主要是民众冬... 详细信息

近年来,我国北方地区取暖季雾霾天数持续增长,究其原因,冬季燃煤是导致雾霾天气重要因素之一,由于我国北方部分农村及城郊地区无法普及“煤改电”、“煤改气”、“集中供暖”,致使原煤散烧现象在偏远地区随处可见。散烧煤主要是民众冬季采暖、餐厨,工农业生产供热等,煤质多为低阶劣质煤。煤散烧特点是点散面广,相关部门难以监管,且炉具缺乏脱硫、脱硝、除尘装置,因此原煤散烧是不容忽视的一类污染源。目前,洁净焦炭替代民用散烧煤取得了显著效果。其思路是首先在制备过程中控制燃料硫、氮元素的含量,预先达到了燃料的清洁化、绿色化,在燃烧源头可以达到减排效果,目前洁净焦炭具备高固硫率、低燃点以及优良的燃烧性能,更加适用于民用炉具使用,但由于在研发制备过程中对洁净焦炭的脱硝性能研究没有充分考虑,导致燃料中的氮含量仍保持较高水平,因此降低洁净焦炭中氮含量是亟待解决的问题。本文首先考察热解气氛、热解温度、升温速率及煤颗粒粒径对热解产物中焦炭氮含量的影响规律,确定出吕梁高硫肥煤热解实验最佳研究条件。其次将单一铁助剂和复合铁镍助剂分别引入洁净焦炭的制备过程中,其中对于复合助剂的负载借助了溶胀浸渍处理的方法,研究铁镍复合助剂在不同热解温度下对产物焦炭氮的影响,确定了铁镍复合助剂最佳的负载比例,最后采用现代表征仪器TG-MS、XPS、XRD、BET等对实验样品的热解行为、元素组成、物相及表面物理结构进行测试,确定和推断了吕梁高硫肥煤热解过程促进煤中氮脱除的主要影响因素及机理,主要结果包括以下几方面:(1)吕梁高硫肥煤中氮元素的存在形态有4种,分别为五元环吡咯氮(N-5)、六元环吡啶氮(N-6)、环内部氮结构季氮(N-Q)及氮氧化物氮形态(N-X),其中吡咯型氮、吡啶型氮以及氮氧化物氮之和约占85%,在原煤中处于煤分子边缘的氮含量较大。吕梁高硫肥煤中矿物质主要为高岭土、石英、硅铝酸钙、碳酸钙及硫铁矿等,采用盐酸、氢氟酸酸洗脱灰处理后,原煤中仅剩硫铁矿;(2)吕梁高硫肥煤热解过程利于固相氮脱除的最佳工艺条件,热解载气为50ml/min氩气、粒径大于80目、升温速率5℃/min;(3)热解温度700000℃时固体产物焦炭中氮元素存在形态,与原煤中氮元素存在形态相比,随着温度的升高,吡咯氮含量在焦炭中的比例降低,而吡啶氮含量升高。吡咯氮随温度的升高会向更稳定的吡啶氮转化,但在1000℃下,吡啶氮占比也降低,在热解温度800℃时,氮氧化物氮基本消失。(4)负载的单一助剂铁对原煤热解过程氮脱除效果显著,在热解温度800℃、900℃、1000℃时,且负载质量分数为0.8%时均达到最佳,1000℃脱除率达到91.10%,采用溶胀浸渍方法负载的铁镍复合助剂极大的改善了煤颗粒的孔结构参数,有利于助剂的高效负载,并对固相氮脱除也有了进一步的提升。(5)固定床评价装置上对原煤、900℃热解焦炭、负载单一助剂铁900℃热解焦炭、负载铁镍复合助剂900℃热解焦炭四种固体燃料进行燃烧实验,其释放的氮氧化物浓度逐渐降低,NO释放量由大到小具体顺序为:原煤>900℃热解焦炭>负载单一助剂铁900℃热解焦炭>负载铁镍复合助剂900℃热解焦炭。热处理及负载助剂等处理对制备洁净煤基燃料是有效的。

关键词：原煤散烧高硫肥煤洁净焦炭铁镍复合助剂氮脱除

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高硫肥煤煤质特征及其资源综合利用初探

煤质技术 2009年第6期24卷 9-13,16页

作者：赵文军蔺鹏程田会斌郭瑞芳中煤九鑫焦化有限责任公司山西灵石031307

通过对霍西煤田灵石高硫肥煤煤质特征的分析,概述了高硫肥煤的工艺性质指标、应用煤岩指标及炼焦煤用途,探讨了高硫肥煤及非炼焦煤的资源、性质、配合性能及生产使用效果,阐述了扩大炼焦煤资源及其综合利用研究与应用的环境意义和必要性。

关键词：高硫肥煤煤质特征炼焦煤资源

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临汾区域高硫肥煤配煤降硫应用技术与研究

山西煤炭 2014年第3期34卷 42-43页

作者：姚绍强山煤国际能源集团临汾有限公司山西临汾041000

通过对临汾区域高硫肥煤的各项指标和工艺特性研究,合理配比适当煤种,达到降低硫份,改善品质,符合焦化厂入炉煤指标需求。

关键词：高硫肥煤配煤炼焦降硫经济指标

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利用高硫肥煤及低硫无烟煤配煤炼焦实践

燃料与化工 2023年第1期54卷 8-10,16页

作者：朱琛芳张世东陈建华张雪峰王银海山西兴高能源集团股份有限公司高平048400 中钢集团鞍山热能研究院有限公司鞍山114044

国内焦煤等主要优质炼焦煤种十分紧缺,高硫煤资源因硫分高而在使用时受到限制。大比例配入低硫无烟煤时,通过煤种特性合理搭配高硫肥煤资源,在清洁型热回收捣固式炼焦炉中,采取加快结焦前期升温速度、中期炭化室温度保持恒温、适当延长... 详细信息

国内焦煤等主要优质炼焦煤种十分紧缺,高硫煤资源因硫分高而在使用时受到限制。大比例配入低硫无烟煤时,通过煤种特性合理搭配高硫肥煤资源,在清洁型热回收捣固式炼焦炉中,采取加快结焦前期升温速度、中期炭化室温度保持恒温、适当延长焖炉时间的焦炉工艺,成功生产出CSR≥60%的焦炭产品,且配煤成本可大幅度降低。

关键词：无烟煤高硫肥煤配煤炼焦焦炉工艺

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掺杂秸秆的高硫煤气化脱硫行为研究

能源与节能 2024年第3期 8-12页

作者：薛新巧冯盛丹李平宁夏工商职业技术学院宁夏银川750021 宁夏大学化学化工学院宁夏银川750021

通过热重分析法研究高硫肥煤与玉米秸秆混合物的热解动力学,并利用Coats-Redfern法计算混合物的活化能、指前因子。通过对其混合物的热解实验,发现掺杂玉米秸秆对高硫煤有明显的脱硫作用。

关键词：高硫肥煤秸秆热解动力学分析热解实验脱硫

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配高硫煤炼焦的研究

配高硫煤炼焦的研究

2010年河北省冶金学会炼铁技术暨学术年会

作者：王健余诚桓吉武平河北钢铁集团邯钢公司焦化厂

我国的炼焦煤种比较齐全,但优质炼焦煤资源储量相对较少,本文通过对高硫肥煤的研究,分析了高硫肥煤的性质,并通过小焦炉试验对高硫肥煤进行研究,确定了配煤比,并把配入高硫肥煤应用于工业化生产,取得了很好的效果。

关键词：高硫肥煤配煤炼焦降低成本

来源： cnki会议评论

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配高硫煤炼焦的研究

配高硫煤炼焦的研究

添加贫煤对配合煤成焦过程及焦炭性能的影响机制

苏、鲁、皖、赣、冀五省金属学会第十五届焦化学术年会

作者：王健余诚桓吉武平邯钢焦化厂

关键词：高硫肥煤配煤炼焦降低成本

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煤质技术 2022年第6期37卷 1-9页

作者：周瑞刘丹丹郭江崔贝贝申岩峰王美君常丽萍太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室山西太原030024 太原理工大学煤科学与技术教育部重点实验室山西太原030024

在配煤炼焦过程中增加高硫肥煤及弱黏结性煤的配比,可有效保护稀缺优质炼焦煤以及作为扩展炼焦煤资源范围的有效手段。为探究不同高硫肥煤与高煤阶弱黏煤的配煤成焦能力,通过不同比例肥煤与贫煤的配合,采用坩埚焦进行焦炭质量评价,分析... 详细信息

在配煤炼焦过程中增加高硫肥煤及弱黏结性煤的配比,可有效保护稀缺优质炼焦煤以及作为扩展炼焦煤资源范围的有效手段。为探究不同高硫肥煤与高煤阶弱黏煤的配煤成焦能力,通过不同比例肥煤与贫煤的配合,采用坩埚焦进行焦炭质量评价,分析不同配比所得焦炭的粒焦反应性和反应后强度,并对焦样进行化学结构及孔结构分析,深度探究高硫肥煤与贫煤炭化后所得焦样的质量及其性能影响机制,以期为工业配煤方案中尽可能地利用高硫肥煤与贫煤提供理论基础。首先对2种高硫肥煤(FM1、FM2)与1种贫煤(PM)进行化学结构及热解特性分析,根据黏结指数确定肥煤与贫煤的配比程度;再针对不同配比煤样分别进行实验室坩埚焦炭化实验,并对所得焦样进行冷、热态性能及化学结构和孔结构分析。结果表明:随着高硫肥煤中配入贫煤比例的增加,其焦产率呈现上升趋势;FM1∶PM的质量比为6∶4时,粒焦反应性相对于单种肥煤焦改善较多,粒焦反应性、反应后强度分别相应提高了10.49%、8.98%;对于FM2肥煤,随着贫煤的配比增加,反应性变化不明显,但FM2焦样本身的反应性较低,在4∶6时粒焦反应性及反应后强度也相对较好。FM1、FM2与PM的质量比分别在6∶4、4∶6时的2个配煤焦样,其大芳香环结构比例相对较高、孔隙率低、焦炭质量较高。

关键词：焦炭性能影响机制贫煤成焦过程高硫肥煤坩埚焦粒焦反应性反应后强度