Research on the evolvement of morphology of coking coal during the coking process

The evolvement of morphology and structure of the coal with different metamorphic degrees during coking process in the vertical furnace was investigated by infrared Image detector. Moreover, the temperature distribution in the radial direction and the crack formation were also studied in heating process. The results show that the amount of crack and the shrinkage level of char decrease with the coal rank rising. In addition, the initial temperature of crack formation for char increases with the coal rank rising.     

灰分对高硫煤热解部分气化硫变迁的影响

采用分步脱除矿物质方法,对义马原煤及HCl,HCl-HF,HCl-HNO₃处理后煤样,分别在固定床反应器中考察了热解部分气化下硫的脱除规律.结果表明:一方面在热解过程中原煤及酸处理煤样H₂S和COS的析出均呈双峰趋势,其析出值主要受温度、原煤中灰分和HNO₃氧化作用;另一方面,在部分气化和酸处理后煤样热解半焦在600℃～900℃范围内硫脱除率可达50%～80%,800℃时,无机硫可完全脱除.而原煤热解半焦总硫,无机硫的脱除率在700℃时最大.气化温度的升高,加强了碱性矿物质的固硫作用,其结果是900℃气化时,总硫和无机硫脱除率降低.酸处理后有机硫含量基本保持不变,其噻吩结构只随碳骨架的气化而析出.     

Effect of bulk density of coking coal on swelling pressure

Coking coals are the important raw materials for the iron and steel industries and play an important role on its sustainable development, especially on the stamp-charging coke making with the characteristics of increasing the bulk density. There is a significance on the reasonable usage of the coking coal resource with the reduced production cost, improved efficiency of the economy to develop the stamp-charging coke making technology. Important effects of the density of coking coal on the coking and caking properties were investigated. In the article, the maximum values of swelling pressure and variation of Laowan gas coal and Xinjian 1/3 coking coal, Longhu fat coal and Didao coking coal, which were mined at Shenyang and Qitaihe respectively, were investigated under different bulk densities during the coking. The results showed that when the values of density increased from 0.85 ton/m³ to 1.05 ton/m³, for the Laowan gas coal, swelling pressure variation and even the maximum value changed slightly. The swelling pressure was 3.63 KPa when the density was improved to 1.05 ton/m³; for the Xinjian 1/3 coking coal, the values of swelling pressure changed significantly and the maximum values was 82.88 KPa with the density improved to 1.05 when the coal was heated to 600°C. The coke porosity, which was investigated by automatic microphotometer, decreased from 47.4% to 33.1% with the increasing of the density from 0.85 ton/m³ to 1.05 ton/m³, and the decreased value was 14.3%. Meanwhile, the pore structures of four cokes were characterized by an optical microscope.     

高硫煤热解部分气化过程中硫的变迁行为

针对3种不同煤阶的高硫煤,分别在固定床反应器中考察其固定升温速率下原煤热解和半焦在不同温度下的水蒸气部分气化过程中的硫变迁行为.研究过程分为热解和部分气化2个子过程.结果表明,热解过程中大同、义马和西山煤总脱硫率分别为41%、42.5%和23.1%,其过程中FeS₂完全转化为FeS,不稳定的有机硫部分析出,硫从固相中的脱除大于碳的转化,硫在气相中得到富集;在部分气化过程中,对于大同和西山煤,半焦中硫含量可有效降低,脱硫率分别提高26.47%和19.37%,其中无机硫化物(FeS)易于气化析出,其析出程度随温度升高而增大.但对义马煤焦部分气化结果证实:在700℃气化时,总脱硫率可提高24.60%,在高于700℃气化时,有利于碱土金属与H₂S反应进行,同时由于碳骨架的气化速度加快,降低了其有机质对灰分固硫行为的传质阻力,所以灰分中碱土金属的固硫作用增强,使得半焦中硫含量增加,脱硫率与碳转化率的差值下降,不利于硫的脱除.     

焦煤比对烧结烟气中挥发性有机物排放特性的影响

采用PF-300便携式甲烷、总烃、非甲烷总烃测试仪对烧结杯实验产生的烟气进行挥发性有机物含量分析,研究了烧结燃料焦煤比对烟气挥发性有机物排放特性的影响,结果表明：挥发性有机物在烧结过程中持续释放,其排放趋势与NOx相一致;TVOCs和MHC的生成与煤粉和焦粉的挥发分有显著的相关性,以煤粉为主要燃料时,适当配加焦粉不仅对TVOCs和MHC具有物理减排效应,还存在煤焦混合协同减排的效应.同时对国内某钢铁烧结机进行TVOCs排放浓度及分样组成检测,表明：该钢铁烧结机烟气中挥发性有机物排放浓度较高,其结果与烧结杯实验所得曲线一致;烧结工序VOCs分样检测主要化合物为乳酸乙酯、丙酮、苯、甲苯、正己烷等.     

疏水性分子筛对焦化废水生物处理尾水的吸附过程解析

采用表面活性剂为模板剂常温一步合成疏水性介孔分子筛(MCM-41-dry)和通过煅烧去除模板剂得到亲水性介孔材料(MCM-41-cal).分别以制备的两种分子筛作为吸附剂吸附焦化废水生物出水中COD和TOC组分,考察吸附剂浓度、pH值等对吸附过程的影响,并对吸附过程进行动力学拟合.结果表明,MCM-41-dry的吸附效果远远强于MCM-41-cal,归因于含有模板剂的材料表面具有较强的疏水性及含有高吸附容量的季铵基团.在25℃、吸附剂浓度为2g·L-1时,MCM-41-dry对焦化废水中COD和TOC的去除率分别达53%和66%,吸附量分别为64mg·g-1和17mg·g-1.拟二级动力学模型能够真实反映整个吸附过程.水样吸附前后的GC/MS数据表明,焦化废水生物出水中残留了长链烷烃、卤代物、多环芳烃等难降解有机物,经MCM-41-dry吸附后,各种物质浓度均得到降低,MCM-41-dry尤其对疏水性烷烃类有较好的吸附效果,表明该吸附剂能够优先吸附疏水性物质.此外,吸附剂对水具有一定的润湿性能,能与废水充分接触,从而利于其吸附水中的污染物,这使其用于实际废水的处理成为可能.     

固体添加剂对煤气化过程中痕量元素的控制研究

基于改进的地球化学富集因子(MGEF),采用氢化物发生器和原子荧光光谱法联用(HD-AFS)和电感耦合等离子发射光谱法(ICP-AES)测定了原煤和气化产生的灰焦中AS、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Hg、Pb、V、Se、Sr、Zn12种痕量元素含量,研究了石灰石、白云石、碳酸钠3种固体添加剂对痕量元素的控制规律,发现不同添加剂对痕量元素具有不同的抑制效果．向煤中添加石灰石和白云石后,几乎所有痕量元素在灰焦中的MGEF都增加．石灰石分解形成的CaO对AS、Co、Cr、Se、Zn的吸附既有物理吸附,也有化学吸附;对Cd、Cu、Hg、Pb、V、Sr的吸附主要是物理吸附,并且CaO对Cd、Cu、V的吸附能力大于Hg、Pb、Sr．白云石对AS、Co、Cr、Hg、Pb、V、Zn的抑制效果比石灰石好,但对Cu、Se、Sr抑制效果不及石灰石．向煤中添加碳酸钠后,灰焦中AS、Cd、Cr、Pb、Se的MGEF减少,Zn的MGEF增加,Co、Cu、Hg、V、Sr的MGEF变化不大．     

TiO2/ZSM-5m光催化耦合过硫酸盐降解焦化尾水的研究

以具有介孔结构的沸石分子筛ZSM-5m负载纳米TiO2制备出复合型光催化剂,用扫描电镜、比表面及孔径分析仪和X射线衍射对形貌和结构进行表征,通过序批试验考察了TiO2/ZSM-5m/过硫酸盐体系深度降解焦化生化处理出水中残余有机污染物(ROPs)的效果和机理.结果表明,在COD初始平均浓度为352mg/L,TiO2/ ZSM-5m投加量为1.6g/L,pH值为3.0,C(Na2S2O8)为0.8g/L,常温下反应180min,COD出水平均浓度为76.3mg/L,去除率达到78.2 %,在上述优化条件下可达到现行污染物排放标准.ROPs光催化符合Langmuir-Hinshelwood模型,推测具有微介双孔结构的催化剂表面电子易被S2O82-俘获,降低空穴与电子的复合率,促进了·OH 和SO4-·形成,对ROPs的吸附和光降解有较大的强化作用.用GC-MS对处理前后废水中的污染物进行测定以揭示降解与转化规律,发现苯类特征污染物能有效降解,但产生的中间产物明显增多.     

煤半焦负载钠催化还原NO的研究

在石英固定床反应器上研究了Na对NO 半焦反应在不同气氛下的催化作用。研究结果表明 ,Na对半焦还原NO的反应具有很强的催化作用 ;热处理温度升高 ,Na的催化作用减小 ;CO和O2 气氛有助于NO的催化还原 ,但随温度的升高CO和O2 的促进作用减弱 ;低温下 ,Na催化剂易于失活 ;Na对于NO 半焦反应的催化作用是通过氧化 /还原机理实现的。     

用煤焦化洗油合成高效减水剂及性能分析

利用煤焦化洗油代替部分工业萘合成高效减水剂,研究煤焦化洗油合成高效减水剂的合成工艺,研究表明:磺化时间、磺化温度和缩合温度是影响产品性能的关键因素。合成过程中加入氧化剂(MO)可以减少尾气中SO2的排放,合成的洗油高效减水剂(NF30)与萘系减水剂(NF)相比,具有减水率高,早期强度高,成本较低的优点。     

焦化厂不同污染源作用下土壤PAHs污染特征

根据生产工序的不同将焦化场地划分为堆煤区、炼焦区、化产区,共采集40组土壤样品,分析各类污染源作用下场地PAHs污染程度、分布、影响途径及组成特征等.结果表明,场地处于严重污染水平且BaP是健康风险首要关注污染物.按ΣPAHs含量中位数排序,化产区（1733.87mg/kg）>炼焦区（32.86mg/kg）>堆煤区（21.21mg/kg）.对应污染途径依次为化工副产品的泄漏及填埋、烟粉尘大气沉降、煤粉（渣）降雨淋滤.异构体比值法判定的污染源不能明显区分各工序的土壤污染特点且存在偏差,利用ω（低环PAHs）/ω（高环PAHs）比值法进行排序,化产区深层（7.39）>化产区表层（1.33）>堆煤区（1.06）>炼焦区（0.39）,PAHs组成特征受污染源自身特性及外环境作用共同所致.4~5环PAHs是该焦化场地的特征污染物,化产区、堆煤区土壤中Nap、Phe占ΣPAHs比重较高,而炼焦区以BbF、Fla、Chry为主要组分.     

焦化厂不同污染源作用下土壤PAHs污染特征

根据生产工序的不同将焦化场地划分为堆煤区、炼焦区、化产区,共采集40组土壤样品,分析各类污染源作用下场地PAHs污染程度、分布、影响途径及组成特征等.结果表明,场地处于严重污染水平且BaP是健康风险首要关注污染物.按ΣPAHs含量中位数排序,化产区（1733.87mg/kg）>炼焦区（32.86mg/kg）>堆煤区（21.21mg/kg）.对应污染途径依次为化工副产品的泄漏及填埋、烟粉尘大气沉降、煤粉（渣）降雨淋滤.异构体比值法判定的污染源不能明显区分各工序的土壤污染特点且存在偏差,利用ω（低环PAHs）/ω（高环PAHs）比值法进行排序,化产区深层（7.39）>化产区表层（1.33）>堆煤区（1.06）>炼焦区（0.39）,PAHs组成特征受污染源自身特性及外环境作用共同所致.4~5环PAHs是该焦化场地的特征污染物,化产区、堆煤区土壤中Nap、Phe占ΣPAHs比重较高,而炼焦区以BbF、Fla、Chry为主要组分.     

焦化废水处理工程运行能耗的单元解析模型——以OHO流化床工艺为例

焦化废水产生于煤炭的不完全气化过程,其水质成分复杂,处理工艺技术单元多、水力停留时间长且存在多指标目标,处理过程需消耗大量能量,从若干工程实践中发现,影响焦化废水处理工程运行能耗的因素主要包括水质特性、工艺流程、运行时间、设备状况等,系统分析这些因素对运行能耗的贡献,了解耗能规律并模型化,可为焦化废水处理工程设计提供节能依据.本研究以好氧/水解/好氧(OHO)流化床工艺为核心的实际焦化废水处理工程为案例,根据耗能设备、处理目标和单元功能不同将整个处理工程分解为气浮、废水输送、泥渣输送、鼓风曝气、混合、脱水、加药、公用的8个耗能系统,分别分析各系统的耗能因子,建立模型,加权得到总能耗模型;然后分别用HRT(停留时间)法和24 h法计算能耗值,与实际24 h读表电耗值相比较评价模型的准确性.分析结果表明,焦化废水处理工程总运行能耗与进水水量、污泥量、溶解氧、硝化液回流比、进水COD、进水总氮浓度的相关性强;HRT法与24 h法得到的能耗值与实际24 h读表能耗值呈显著线性关系,R2分别为0.93和0.97,相对误差分别为4.28%~19.18%和3.45%~8.94%,模型分析值与工程实测值吻合度比较好,表明模型准确可靠.因此认为,基于耗能单元系统建立的工程系统总能耗模型可以用于预测因水质特性、工艺流程、设备条件等变化的实际工程运行总能耗,得到了建立焦化废水处理工程单元解析模型的系统性新方法.     

小型燃煤工业锅炉NO_x形成与释放规律模拟研究

NOx是我国十二五期间重点控制的污染物,燃煤工业锅炉是其重要来源。为了研究燃煤工业锅炉NOx的形成与释放规律,在实验室模拟了不同煤种的燃烧过程。采用原煤/焦炭燃烧法分别研究挥发分氮和焦炭氮生成NOx的反应,探讨燃料型NOx的形成与释放规律,并解释试验模拟条件下燃煤NOx产污系数和现场实测值的差异。结果表明,试验中烟煤、无烟煤、煤焦的NO转化率平均值分别为25.77%,22.17%和11.98%,产污系数平均值分别为4.31,5.08和2.00kg/t,高于现场实测结果核算值。燃煤工业锅炉NOx以燃料型为主,燃料型NOx的形成和释放是一个复杂的多相反应过程,由挥发分氮的氧化还原反应和焦炭氮的氧化还原反应组成,煤种、温度、空气流量、粒径、氧含量等因素对4种反应各自影响及影响程度并不相同。     

焦炭流化床燃烧条件下氧化亚氮生成途径的实验研究

在小型电加热流化床实验台上对一种无烟煤焦炭燃烧过程中氧化亚氮生成途径进行了实验研究。实验结果表明，HCN的气相氧化反应和NO与焦炭表面多相反应均为N2O的来源。HCN的析出是焦炭脱挥发分的结果，制焦温度越高，HCN的生成机会越小，HCN的氧化反应在N2O生成过程中作用越小，这时，NO和焦炭表面的多相应主导着N2O的生成。     

焦化废水中有机物在A1-A2-O生物膜系统中的降解机理研究

对焦化废水中有机物在A1 A2 O生物膜系统各段的降解进行了研究 .结果表明 ,废水中主要有机组份为苯酚类和含氮杂环类化合物 ,它们所占比例分别为 5 0 %和 4 0 % .经过厌氧酸化处理后 ,苯酚类中简单酚得到了较大程度的降解 ,随着苯酚甲基取代基数目的增加 ,降解率逐渐降低 ,对三甲酚则没有降解 ;简单的含氮杂环化合物如喹啉、异喹啉、吲哚、吡啶在厌氧过程中也得到了较大的降解 ,而有取代基的含氮杂环化合物则有所增加 ;喹啉和甲基喹啉的降解可生成羟基喹啉和甲基 2(1H)喹啉酮中间产物 .经过厌氧酸化段处理后 ,废水的BOD5 COD有较大提高 .厌氧出水的大部分有机物可在缺氧段得到降解 .最终出水中有机物基本上为大分子难降解物质 .     

Heavy metal removal from aqueous solution using carbonaceous K2S-impregnated adsorbent

A novel carbonaceous adsorbent for heavy metal removal was prepared from raw coal by one-step simple sulfur impregnation using K2S. Raw coal was mixed with K2S powder and then heated at 800°C for 30 min in nitrogen to produce K2S char. The sulfur content and form in K2S char were determined, and the ability of K2S char to adsorb Zn2+, Cd2+ and Pb2+ was examined. The K2S impregnation was e ective at impregnating sulfur into coal, especially in the form of elemental, thiophenic and sulfatic sulfur. The sulfur content of K2S char was higher than those of raw coal and pyrolysis char. The Zn2+ removal in 2.4 mmol/L of Zn2+ solution by K2S char was higher than raw coal with the removal rate of 100%. K2S char adsorbed Pb2+ and Cd2+ in 24 mmol/L of Pb2+ and Cd2+ solution with the removal rate of 97% and 35%, respectively. The elution extents of adsorbed Pb2+ and Cd2+ were zero in distilled water and 27% in 0.1 mol/L HCl solution. These results indicated that an e ective adsorbent for heavy metal ions was prepared from coal using K2S sulfur impregnation, and that the adsorbed metals were strongly retained in K2S char.     

电-多相臭氧催化工艺深度处理焦化废水

本文采用新型电-多相臭氧催化（E-catazone）工艺深度处理焦化废水生化二级出水,开展工艺可行性研究.通过与O₃/TiO₂纳米花（TiO_2-NF）与O₃/TiO_2-NF/H₂O₂及单独电化学氧化工艺相比较,对E-catazone工艺技术优势及氧化机理进行探究.结果表明：在相同条件下（O₃浓度84mg/L）,电-多相臭氧催化获得的COD和TOC的去除率（分别为67.9%,50.0%）显著优于O₃/TiO_2-NF获得的去除率（25.8%,20.9%）,即便在O₃/TiO_2-NF体系中投加5g/L的H₂O₂以促进臭氧均相催化效果,但COD和TOC去除率也仅分别提高到63.6%,43.6%.     

Heavy metals removal from aqueous solution using carbonaceous K_2S-impregnated adsorbent

A novel carbonaceous adsorbent for heavy metal removal was prepared from raw coal by one-step simple sulfur impregnation using K_2S. Raw coal was mixed with K_2S powder and then heated at 800℃ for 30 min in nitrogen to produce K_2S char. The sulfur content and form in K_2S char were determined, and the ability of K_2S char to adsorb Zn~(2+), Cd~(2+) and Pb~(2+) was examined. The K_2S impregnation was effective at impregnating sulfur into coal, especially in the form of elemental, thiophenic and sulfatic sulfur. The sulfur content of K_2S char was higher than those of raw coal and pyrolysis char. The Zn~(2+) removal in 2.4 mmol/L of Zn~(2+) solution by K_2S char was higher than raw coal with the removal rate of 100%. K_2S char adsorbed Pb~(2+) and Cd~(2+) in 24 mmol/L of Pb~(2+) and Cd~(2+) solution with the removal rate of 97 % and 35 %, respectively. The elution extents of adsorbed Pb~(2+) and Cd~(2+) were zero in distilled water and 27% in 0.1 mol/L HCl solution. These results indicated that an effective adsorbent for heavy metal ions was prepared from coal using K_2S sulfur impregnation, and that the adsorbed metals were strongly retained in K_2S char.     

电-多相臭氧催化工艺深度处理焦化废水

本文采用新型电-多相臭氧催化（E-catazone）工艺深度处理焦化废水生化二级出水,开展工艺可行性研究.通过与O₃/TiO₂纳米花（TiO_2-NF）与O₃/TiO_2-NF/H₂O₂及单独电化学氧化工艺相比较,对E-catazone工艺技术优势及氧化机理进行探究.结果表明：在相同条件下（O₃浓度84mg/L）,电-多相臭氧催化获得的COD和TOC的去除率（分别为67.9%,50.0%）显著优于O₃/TiO_2-NF获得的去除率（25.8%,20.9%）,即便在O₃/TiO_2-NF体系中投加5g/L的H₂O₂以促进臭氧均相催化效果,但COD和TOC去除率也仅分别提高到63.6%,43.6%.