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开发洁净煤技术、实现煤炭资源的合理利用已经成为能源科学的研究重点。煤炭气化技术是减少环境污染、节能、发展绿色工业的重要措施之一。
选取了神木矿区大柳塔矿、马家盖沟矿、四门沟矿、柠条塔矿和大砭窑矿的煤样进行了对照化验分析,讨论了煤质指标测定结果之间的线性相关性,依据元素分析、工业分析、工艺性能试验的实验数据,分析了神木矿区的煤质特征。
表征了大砭窑煤的岩相特征。显微组分中,惰质组和镜质组含量高;镜质组以均质镜质体和结构镜质体为主;矿物质以粘土为主并呈浸染状或小透镜状赋存。
测定了大砭窑煤的反应性、机械强度、热稳定性、结渣性、煤灰熔融性等气化性能以及低温焦油产率,探讨了这些指标的变化规律性。
大砭窑煤不同热解温度的煤焦在900℃时的CO2转化率即化学反应活性明显高于其它热解温度煤焦.这是因为,煤在900℃以前发生了低、中温的热解,煤分子结构中大量的侧链结构、官能团等从大分子结构上脱落,芳香化程度逐渐增强,分子结构发生重排现象,微晶结构向有序化排列方向发展但不是很强烈。由于温度相对仍较低,存留的挥发分和分子结构的非高度有序化使微晶结构出现缺陷,这些部位都可能成为活性点参与反应,同时挥发分的大量析出使煤焦出现大量孔隙,这些因素均有利于提高转化率并在900℃时达到最高值。在900℃以上,煤受到了高温热解,分子结构进一步发生变化,微晶结构排列更加有序化,总体上活性点及比表面积反而减少,导致煤焦CO2转化率降低.此外热解时间长使煤焦的内部孔隙率和大孔径孔隙都有较大的增加。
用大砭窑煤分别在两种类型的煤气站进行了常压固定床煤气发生炉气化工业试验,初步了解了大砭窑煤的气化规律,取得了气化过程中的有关指标、参数和原始资料并与国家标准以及优质气化用煤大同煤的指标进行了对比分析。
结合煤质分析和工业试验取得的资料,依据不同工业用途对煤质的要求,与国内外主要产煤区的优质煤种的相关指标进行对比,对神木煤煤质进行了评价,预期了工业利用方向。