加氢热解煤焦的二氧化碳和水蒸气气化特性

采用热重分析仪研究了云南玉溪煤和新疆准东煤的加氢热解煤焦二氧化碳气化反应性,考察了成焦压力、停留时间及气氛对煤焦气化反应性的影响,并利用均相模型计算了各煤焦的非等温气化动力学参数。采用实验室固定床反应器,研究了上述两种煤加氢热解煤焦的水蒸气气化特性,考察了成焦气氛对煤焦气化速率和气体产物组成的影响。热重气化实验表明,准东煤焦的气化反应性明显好于玉溪煤焦,前者的反应活化能远小于后者的反应活化能;无论哪种煤,加氢热解煤焦的气化反应性随加氢过程碳转化率的增大呈下降趋势;在相近的碳转化率下,加氢热解煤焦的气化反应性明显好于氮气气氛热解所得煤焦。在水蒸气气化的情况下,准东煤焦的气化反应性同样好于玉溪煤焦。总体上准东加氢热解煤焦的产氢率相比氮气气氛热解所得煤焦有所增加,不过对于这两种煤焦,随着气化温度提高,H2与CO的物质的量之比均逐渐接近于热力学平衡所得的计算值。     

煤焦显微结构和活性添加剂对煤反应性影响的研究

研究煤的反应性与其煤焦显微结构的关系,以及配加 CaCO_3对煤反应性的催化作用。煤的反应性取决于煤焦的显微组分和孔隙结构。当煤和气体介质的反应处于化学动力区的温度范围时,CaCO_3的配入量与煤的反应性成正线性关系,对于不同煤种,其变比率最大时的温度不同,阳泉无烟煤是1000℃,而浦河褐煤是900℃。     

煤粉燃烧过程中挥发分的析出及残焦的反应性

研究了合山煤燃烧过程中挥发分的析出机理，并与惰性气氛中煤的热解机理进行了比较，发现两者是有所不同的。计算了残焦的反应性。结果表明残焦反应性与成焦条件有关，并且在煤焦的整个燃尽过程中是变化的，这种变化与焦中残存的挥发分，活性基等密切相关。     

煤粉燃烧过程中挥发分的析出及残焦的反应性

研究了合山煤燃烧过程中挥发分的析出机理，并与惰性气氛中煤的热解机理进行了比较，发现两者是有所不同的。计算了残焦的反应性，结果表明残焦反应性与成焦条件有关，并且在煤焦的整个燃尽过程中是变化的，这种变化与焦中残存的挥发分、活性基等密切相关。     

高炉熔渣中煤-CO2气化反应性的实验研究

利用STA409PC综合热分析仪以等温热重法对高炉熔渣中煤焦-CO2气化反应性进行了研究,主要考察了渣煤比、气化反应温度和煤种对气化反应的影响,并用反应速率方程法对其动力学参数进行求算.实验结果表明:煤焦的碳转化率、气化反应速率与渣煤比正相关;在煤焦的气化反应中,高炉熔渣具有一定的促进作用;在1673K以下,煤焦的碳转化率、气化反应速率峰值随温度的升高而上升,而当温度高于1673K后,煤焦的碳转化率、气化反应速率峰值随温度的上升呈现下降的趋势;不同煤种,其气化反应性有很大的差异,大同煤的气化反应性要好于阜新煤和焦炭;不同条件下,煤焦的气化反应动力学参数具有很大的差异,焦炭的表观活化能和指前因子随渣煤比的增大而升高,阜新煤的表观活化能和指前因子随渣煤比的增加先降低、后升高.     

加压热解煤焦的气化反应动力学研究

利用常压和加压热重的方法研究了我国典型煤种加压热解焦的CO_2气化反应特性和反应动力学,并引入分数维收缩核模型探讨反应级数与煤焦的表面结构特性的关系.实验结果表明:不同煤焦的CO_2气化反应速率的大小关系为小龙潭褐煤>神府烟煤坪寨无烟煤>合山贫煤.与常压热解煤焦的气化反应对比发现:加压热解降低了煤焦的反应性(高灰分的合山贫煤除外),加压热解煤焦的气化反应速率的峰位提前,同时起始气化反应速率减小.煤焦CO_2气化反应级数、速率常数与煤焦的表面结构特性及灰分密切相关.理论分析和实验均证明:煤焦比表面积越大,对应的CO_2气化反应级数也越大.     

淮南煤焦结构及其高温气化反应性研究

采用FTIR、TG/DTA和比表面分析对淮南煤焦进行研究,考察了成焦条件对淮南煤焦的物理、化学结构及其CO2气化反应性的影响.结果表明,随着热解温度的升高,煤焦中的碳含量增加、氢含量降低、孔容减小,煤焦与CO2的气化反应性降低;在热解温度相同的条件下,与快速热解煤焦相比,慢速热解煤焦的碳含量较高、氢含量较低、孔容和比表面积较小、与CO2的气化反应性较低.     

焦炭的高温反应炉实验分析

本实验主要是对比国标法、高温反应炉两种不同实验方式下焦炭反应性和反应后强度的变化情况,通过焦炭加碱进入高温反应炉后,模拟焦炭进入高炉后的反应情况,测定焦炭热强度,调整配煤结构,指导炼焦生产。     

1/3焦煤和肥煤参与配煤炼焦的比较

对1/3焦煤和肥煤进行煤质分析,并对其单种煤的成焦光学组织、焦炭强度及参与配煤后对焦炭性能的影响进行比较。结果表明,当肥煤的胶质体质量一般或较差时,在配合煤中的作用与优质1/3焦煤相当,生产中两种煤可进行互换,但应针对调节焦炭冷、热性能的不同需要确定不同的配比。     

升温速率对焦炭反应性及反应后强度的影响

焦炭反应性及反应后强度测试规范性（GB／T4000—2008）较强，洲试误差（CRI：r≤2．4％，CSR：r≤3．2％）较大的原因，对煤焦实骚中心现有焦炭反应性及反应后强度测定装王（中钢集团鞍山热能研究院有限公司，KF-200型）进行测试，以分析升温速率对焦炭反应性及反应后强度的影响。结果表明，在严格遵守目标（GB／T4000-2008）规定升温速率（8～16℃／min）内，升温速率对焦炭反应性及反应后强度无显著影响。     

炼铁用生物质焦的制备及其性能

采用两种不同的升温制度对生物质进行碳化，碳化温度选为300、400、500、600和700℃，保温时间分别为30、60和90min．利用扫描电镜及热重分析仪对所得生物质焦的成分、微观结构及燃烧性能等进行分析，并研究了制备条件对生物质焦的产率及与CO2反应性的影响．结果表明，生物质焦具有与煤不同的典型管状或片状结构，其N、S、灰分、碱金属含量及燃烧性能优于煤炭，适合用作炼铁过程的还原剂和发热剂，以替代部分煤粉和焦炭．综合考虑，炼铁用生物质焦的最佳制备条件是，采用恒温加热模式将生物质加热至500℃进行碳化，并保温30min．     

火电厂动力配煤优化模型研究

针对某火电厂配煤方案的要求,通过引入0-1型整数变量,实现了对混煤中单煤数目的限制,并且在分析现有单煤与混煤煤质关系的基础上,设计了基于配煤成本最低且单煤资源受限的0-1混合整数规划模型.为了获得更低的配煤成本,结合企业自身技术改造和设备升级等方法,在允许混煤煤质参数溢出给定边界值的情况下,通过在目标函数中加入相应的罚函数,修正了上述模型.最后经CPLEX求解,获得了成本更低的配煤方案:标煤单价下降了3.6%,而混煤煤质参数的变化不超过给定边界值的0.4%.     

COREX流程的Rist操作线模型及应用分析

借鉴高炉的Rist(里斯特)操作线原理，建立了COREX流程冶炼过程中的物料平衡和热平衡方程.高挥发分的块煤作为其主要燃料，入炉裂解会产生大量H2，因此必须考虑其对上部竖炉和下部熔融气化炉Rist操作线的影响.通过热力学计算，将上、下部操作线模型有机结合起来，建立COREX全流程的Rist操作线数学模型.提出了降低COREX燃料消耗的措施，如提高金属化率、改变入炉燃料结构等.模型计算结果显示，COREX炉在使用低质焦炭代替块煤后，理论上可以节约1747kg燃料，氧气消耗量可降低188%.     

挡板角度对挡板布料器布料过程的影响

COREX熔化气化炉炉顶采用1个煤-万向节溜槽布料器和8个DRI-挡板布料器两种布料方式来完成布料过程，通过物理实验和离散单元法(DEM)数学模型模拟两种方法分析了挡板角度对DRI-挡板布料器的布料规律的影响.物理实验结果表明，挡板角度较小时形成较为集中的料流轨迹，挡板角度较大时形成具有一定分散度的料流轨迹.数学模型模拟获得的料流轨迹和料面形状与物理实验结果吻合较好，且利用数学模型还可进一步获得料堆内部结构和径向空隙度分布详细信息，该信息可为COREX现场合理调节煤气流分布提供一定的参考依据.     

P91厚壁钢管混晶组织分析

P91厚壁钢管经金相检验时出现混晶现象，导致钢管的高温性能降低.对钢管热处理工艺、坯料种类和热轧过程中组织变化进行分析，结果表明:P91锻坯和连铸坯的种类不同并不会导致组织差异；钢管热轧后出现明显的混晶组织，仅通过传统正火+回火热处理工艺不能得到最优组织形态.将钢管的非平衡组织先转变为平衡组织，然后进行合理的热处理可有效优化组织均匀性;在同样的热轧工艺参数下，毛管中未出现混晶，而荒管中晶粒却发生了异常长大，则皮尔格轧制阶段为混晶的萌生阶段和改善组织均匀性的重要阶段.     

基于田口法的钒钛磁铁矿热压块抗压强度的优化

使用田口法探索了影响钒钛磁铁矿热压块抗压强度的重要因子,并通过信噪比分析计算各因子对抗压强度的贡献率,最终给出钒钛磁铁矿热压块的最佳制备条件.实验结果表明,在热压温度、配碳比、煤粉粒度三个影响因素中,煤粉粒度对抗压强度的影响程度最大,其贡献率达到了79.99%,温度和配碳比二者的贡献率分别为15%和3.63%.优化后钒钛磁铁矿热压块的制备参数为热压温度300℃、煤粉粒度75μm、配碳比1.8.在优化后的参数下进行验证实验,得到的钒钛矿热压块的平均抗压强度达到1 152.1 N.     

单道次热轧对Fe-15Si硅钢氧化层形貌的影响

将Fe-15Si硅钢试样分别在1000~1200℃空气条件下氧化30min，观察发现在1000℃和1100℃时，氧化层与基体界面处存在硅酸亚铁，而当温度为1200℃时，硅酸亚铁不但存在于界面处，同时也存在于氧化层中.将各温度下得到的带有氧化层的试样进行单道次热轧试验，压下率分别为10%和30%，发现1000℃和1100℃时，较高的压下率使氧化层破碎更加严重，但是单道次热轧未能改变氧化层的结构；当温度为1200℃时，由于液态的硅酸亚铁的出现，单道次热轧能够将界面处的液化的硅酸亚铁层挤压到氧化层中，消除了硅酸亚铁层的钉扎基体的效应，改善了氧化层与基体界面的平直度.     

COREX工艺系统模拟结果分析

利用已建立的COREX工艺系统模拟模型考察了熔化气化炉和竖炉匹配操作条件及在匹配操作范围内系统的能耗和能量利用。结果表明:煤中挥发分含量对煤耗影响很大,配煤控制应是COREX工艺操作关键一环;挥发分含量增加,与之相匹配操作的熔化气化炉出口荒煤气氧化度可相应增加;提高熔化气化炉出口荒煤气氧化度和降低其温度均可提高能量利用率;COREX工艺系统的最大能量利用率为50%左右,合理有效地利用COREX富产煤气是解决该工艺能量利用问题的关键;荒煤气温度与竖炉入口还原煤气温度相比,应该维持在更高温度。     

基于采煤机截割路径的动态三维地质模型构建方法

针对虚拟综采工作面难以构建实时动态煤层的问题，提出了一种根据采煤机行走轨迹构建三维地质模型的方法.建立了初始三维地质模型和动态三维地质模型，并提取了目标煤层的轨迹曲线，为采煤机提供了目标截割路径;基于当前工作面采煤机的实际截割情况及未来发展趋势提出了三种采煤机截割方案，分别是采煤机记忆截割、人工干预的采煤机记忆截割和采煤机自主截割;建立了真实的虚拟综采工作面，构建了三种方案的实际煤层形态，并进行了仿真对比实验.结果表明:通过采煤机自主截割方案构建的实际煤层的总体平均误差为15.73mm，能够实现较小的割岩量和较高的回采效率.     

MgO-C材料在氮气气氛下的物相演化及其力学性能研究

以电熔镁砂、天然鳞片石墨、煤沥青、Al粉及Si粉为主要原料,以热固性酚醛树脂为结合剂,混匀后压制成MgO-C材料试样。将试样在氮气气氛下分别经1000℃×3h、1200℃×3h、1400℃×3h热处理,研究热处理温度对材料物相组成、显微结构及力学性能的影响。结果表明,1000℃热处理后,试样中Al消失,反应生成了柱状AlN和八面体状MgAl2O4,此温度下Si尚未参与反应;1200℃热处理后,Si开始反应生成六边形板状的SiC,镶嵌在镁砂基体中,提高了试样的高温抗折强度和热震后残余抗折强度;1400℃热处理后,试样中除有柱状AlN和八面体状MgAl2O4生成外,还有较多晶须状SiC和针状β-Si3N4生成,形成了良好的非氧化物结合,使得材料具有优良的高温力学性能和抗热震性能。