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期刊信息/Journal information
煤田地质与勘探
中煤科工集团西安研究院
煤田地质与勘探

中煤科工集团西安研究院

王丽

双月刊

1001-1986

ccrimtdzykt@vip.163.com

029-81778075 81778078

710077

陕西省西安市高新区锦业一路82号

煤田地质与勘探/Journal Coal Geology & ExplorationCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是中文核心期刊，被美国EI PAGE ONE数据库、美国能源研究院《煤文摘》（COAL ABSTRACT）和国际能源机械《煤文摘》（COAL HIGHLIGHTS）等12种数据库和文摘期刊收录。主要刊载煤田地质、矿井地质、煤层气、水文地质工程地质、环境地质、煤田物探、矿井物探、探矿工程等方面的新发现、学术论文、先进经验和技术革新成果。
正式出版
收录年代

    基于煤岩煤质多元指标的BP神经网络焦油产率预测方法研究

    乔军伟王昌建赵泓超师庆民...
    108-118页
    查看更多>>摘要：[目的]焦油产率是煤低温干馏利用最重要的煤质参数,决定着富油煤的清洁利用方向.但由于多方面的原因,在煤炭地质勘查阶段对煤焦油产率的测试数据十分有限,极大地制约了富油煤的精细评价和高效利用.[方法]为了提高富油煤精细评价的科学性和准确性,以陕北侏罗纪煤田以往测试 1 073组煤岩煤质数据为基础,并筛选出显微组分、工业分析、元素分析、灰成分分析等20项煤岩煤质参数齐全的 141组数据,利用BP神经网络算法分别建立了 20项煤岩煤质指标的焦油产率预测模型和以 4项工业分析为基础的焦油产率预测模型,并对预测模型的准确性和合理性进行分析评价.[结果和结论]结果表明:以 20项煤岩煤质指标为特征建立的预测模型最终训练均方误差为 0.30,测试集数据预测结果平均绝对误差为 0.65;以 4项工业分析指标为特征建立的预测模型最终训练均方误差为 1.07,测试集数据预测结果平均绝对误差为 1.35;扩展集数据在两个模型中预测结果平均绝对误差分别为 0.84和 1.34,显示出 20项煤岩煤质指标比 4项工业分析煤质指标建立的预测模型具有更高的拟合优度和泛化性能.利用SHAP算法进一步对预测模型中 20项煤岩煤质指标的重要性进行量化分析,显示出镜质组、氢元素、三氧化二铁、水分、挥发分、碳元素、壳质组、氧元素含量是焦油产率的正向影响因素,三氧化二铝、惰质组、固定碳、灰分、二氧化硅含量是焦油产率的负向影响因素,模型中煤岩煤质与焦油产率之间的内在联系很好地契合了地质上对焦油产率影响因素的基本认识,该焦油产率预测模型可以很好地应用于陕北侏罗纪煤田的焦油产率预测,为陕北地区富油煤的清洁高效利用提供支撑.

    焦油产率BP神经网络机器学习富油煤陕北侏罗纪煤田

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    宁东煤田石炭-二叠系富油煤赋存的地质控制作用

    黄鹏程郭伟勇姬晓燕蔡飞飞...
    119-131页
    查看更多>>摘要：[目的]鄂尔多斯盆地宁东煤田蕴藏丰富的富油煤资源,其中石炭-二叠系煤层由于热演化及沉积环境差异导致富油煤赋存较为特殊.[方法]以红墩子矿区和四股泉矿区煤为研究对象,在分析富油煤赋存特点及关键物质组成基础上,探讨了煤化程度与沉积环境对煤焦油产率的控制作用.[结果与结论]结果表明:宁东煤田石炭-二叠系煤层焦油产率平均值介于 7.15%～11.07%,但不同区域、不同煤层及同煤层不同部位焦油产率普遍存在差异性.煤化程度是影响研究区富油煤赋存的核心地质控制因素,使得煤焦油产率随煤化程度升高呈现先增加后降低的变化趋势,峰值转折点为Cdaf=84%.煤化作用控制下,H/C、O/C与焦油产率之间呈现相近的演化趋势,同时造成活性组分(镜质组+壳质组)仅在Cdaf<84%时与焦油产率呈良好正相关性.成煤母质、气候条件和水体古盐度对煤焦油产率影响较小,但水体还原性及水动力条件间接影响了同煤级煤焦油产率的离散性.镜惰比(V/I)、凝胶化指数(GI)、灰成分指数(K)、U/Th及δU指示的成煤环境表现出覆水性深、闭塞潮湿、还原性强、木本组织少,有利于形成高焦油产率的富油煤;灰分产率、SiO2+Al2O3 等指示水动力条件强、陆源碎屑输入量大,不利于高焦油产率富油煤形成.

    富油煤焦油产率煤化程度成煤环境石炭-二叠系宁东煤田

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    陕北富油煤分子模型构建及其热解提油分子动力学特性

    郭伟杨盼曦俞尊义杨甫...
    132-143页
    查看更多>>摘要：[目的]富油煤结构复杂,热解反应过程与机理不明晰,需要进一步研究富油煤结构与其热解产物分布的构效关系,明晰富油煤热解提油机理.[方法]以陕北典型富油煤为研究对象,结合13C NMR、FTIR和XPS等表征方法,计算并构建富油煤分子模型,分子式为C444H380O74N8S.基于构建的富油煤分子模型,通过ReaxFF MD对陕北富油热解产物分布、热解特性以及焦油生成机理进行了深入分析.[结果和讨论]结果表明,陕北富油煤具有大量脂肪侧链和桥键等富氢结构,受热容易分解生成焦油和气体等挥发分.温度和升温速率对富油煤热解产物分布影响显著,模拟热解温度在 1 500 K时富油煤没有完全反应,挥发性产物质量分数为 7.8%;模拟热解温度升高至 2 000～3 000 K时,分子及自由基碎片运动越剧烈,二次反应也更明显.随着升温速率的增加,气体产物降低,而焦油产物先增加后减少;升温速率在 100～200 K/ps时,富油煤没有完全热解,导致挥发分产率低于 36%.根据热解产物分布推测,陕北富油煤热解反应机理是富油煤大分子中富氢结构受热断裂形成自由基碎片,进一步发生热解生成轻质焦油、重质焦油和气体产物.

    富油煤煤热解分子模拟热解温度升温速率模型构建富氢结构

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    铈改性磁性核壳HZSM-5催化富油煤热解研究

    周安宁张致陈永安张怀青...
    144-155页
    查看更多>>摘要：[目的]富油煤是集煤、油气属性为一体的宝贵煤炭资源,催化热解是实现其绿色低碳开发的重要途径.然而,高效可回收催化剂的研发仍面临着极大的挑战.[方法]以HZSM-5@SiO2@MgFe2O4(HSMF)为原料,采用水热法与碱改性制备具有多级孔结构的HZSM-5@SiO2@MgFe2O4(mHSMF),再通过沉淀法制备铈改性mHSMF(5-CeO2/mHSMF);并利用固定床反应器考察了 5-CeO2/mHSMF对神府富油煤热解产物的调控作用及其抗积炭性能.[结果和结论]结果表明,CeO2 改性有助于在HSMF表面形成微-介孔多级孔道结构;在 5-CeO2/mHSMF催化剂上,650℃、N2 气氛、反应 1 h的条件下,神府富油煤焦油产率达到 13.38%,是格金试验焦油产率的 176%;相较于原煤热解,催化热解得到的焦油中脂肪烃类及苯类化合物含量分别增加了 3.04%和 3.07%,煤气中 H2 和 CH4 含量提高了10.49%;经CeO2 改性后,催化剂的抗积炭性能增幅达 86.1%,积炭量仅为 11.60 mg/g,且积炭趋于稳定的石墨化结构.5-CeO2/mHSMF对神府富油煤催化热解产物的分布及组成具有明显调控作用,并表现出良好的抗积炭效果和磁性可回收性能.

    富油煤热解磁性催化剂铈改性抗积炭油气提质

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    富油煤焦油中多环芳烃加氢饱和反应研究进展

    贺新福高凡吴红菊张小琴...
    156-165页
    查看更多>>摘要：[意义]多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是煤焦油中最主要的成分之一,通过加氢饱和可制取具有高能量密度和高热稳定性的喷气燃料.通过分析PAHs加氢过程特点,指出PAHs自身的共振能和加氢中间产物的空间位阻,以及原料和中间产物在催化剂活性位上的竞争吸附是PAHs加氢饱和的关键难题.[进展]综述了近年来PAHs加氢饱和催化剂的研究进展,分析了影响催化剂性能的本质原因,指出提高催化剂活性金属组分的分散度、减小催化剂金属颗粒尺寸可以使催化剂具有更多的加氢活性位点,活性金属适宜的缺电子状态能促进PAHs分子在活性位点上的吸附活化,抑制竞争吸附带来的不利影响.具有丰富孔道和介孔(6～8 nm)结构的催化剂载体有利于PAHs和加氢中间产物的扩散,降低加氢中间产物的空间位阻对加氢反应的不利影响,同时可提供更多的反应表面,促进深度加氢反应进行.酸性适宜的载体可以与活性组分产生相互作用,促进活性组分形成适宜的缺电子状态.总结了PAHs加氢饱和过程的热力学和动力学特征,PAHs加氢反应为放热可逆反应,平衡常数和平衡转化率随反应温度降低而增大,随反应压力的升高而增大,PAHs的扩散性随反应温度的升高而增强,吸附常数随饱和环数的增加而减小.[展望]最后,从催化剂活性组分和载体的设计及调控、PAHs加氢饱和过程热力学和动力学研究等方面提出了研究建议.对煤焦油中PAHs加氢饱和过程及其催化剂的分析和讨论将为富油煤资源高效开发利用提供有益指导.

    煤焦油多环芳烃加氢饱和催化剂热力学动力学

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    富油煤热解重质焦油基泡沫炭性能研究

    张蕾刘春江宋瑞康王琪...
    166-175页
    查看更多>>摘要：[目的]富油煤热解重质焦油制备石墨化泡沫材料是富油煤资源高值化利用的方式之一.[方法]为探究不同反应条件与泡沫炭性能的联系从而制备高性能泡沫炭材料,以重质焦油制备中间相沥青为前驱体,采用高温自发泡法制备泡沫炭.考察不同反应温度、升温速率和反应压力对煤焦油基泡沫炭性能的影响,最后进行Box-Behnken响应面设计实验建立二次多项回归方程,揭示泡沫炭孔隙率、导热系数与反应条件的关系.[结果和结论]结果表明:反应温度、升温速率和反应压力对煤焦油基泡沫炭性能有显著影响.泡沫炭孔隙率的最优值为72.8%,对应的条件为温度559℃、压力 0.48 MPa、升温速率 9℃/min,影响因素温度>压力>升温速率;泡沫炭导热系数最优值为0.219 W/(m·K),对应的条件为温度 549℃、压力 2 MPa、升温速率 3.9℃/min,影响因素升温速率>压力>温度.经过响应面模型优化后的工艺参数可制备具有良好孔隙率及导热性的泡沫炭材料,为提升富油煤热解效率提供新方案.

    富油煤重质焦油中间相沥青泡沫炭响应面实验

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    陕北富油煤热解提油产物分布特性研究

    俞尊义郭伟杨盼曦高琨...
    176-188页
    查看更多>>摘要：[目的]富油煤是集煤、油、气属性于一体的特殊煤炭资源,富含带有脂肪结构的侧链和桥键等富氢结构,在热解过程中易裂解生成焦油和煤气,是实现煤热转化制油气的理想原材料.目前关于富油煤热解提油相关研究尚处于起步阶段,探究热载体类型、升温类型、热解温度等工艺条件对热解过程的影响,对于优化富油煤热解制油气工艺具有重大意义.[方法]以陕北神木富油煤为研究对象探究其在CO2、N2 等不同气体热载体条件下热解的油气产出特性,并利用响应面分析法建立富油煤热解所得焦油产率和轻质焦油产率受关键因素影响的回归模型,探究升温类型、气体热载体类型、热解温度三因素交互作用对二者的影响以及焦油产率和轻质焦油产率最大时的最优反应条件.[结果和结论]结果显示:慢速热解过程中,焦油产率在N2 气氛下随温度升高呈先升后降趋势,在 550℃时最高为 10.50%;轻质焦油产率不断增加,在 600℃时达到 60.67%.相比N2 气氛,CO2气氛下,焦油产率和气体产率均有所升高,轻质焦油产率进一步提高,最高达 63.67%,焦油中芳香烃和含氧化合物含量也有所升高.相比于慢速热解,富油煤在两种气体热载体条件下快速热解所得焦油产率均有所升高,600℃时CO2 气氛下最高(11.71%),焦油中酚油、蒽油等含量增加,轻质焦油产率下降,焦油中酚类、脂肪烃、含氧化合物含量有所增加,热解气中H2 和CH4 浓度有所降低.基于响应面分析得到三因素对焦油产率和轻质焦油产率影响的显著性顺序均为:热解温度>气体热载体类型>升温类型.以最大焦油产率和最大轻质焦油产率为目标,利用回归模型优化得到最优热解工艺分别为:快速热解、CO2 气氛、595℃和慢速热解、CO2 气氛、558℃,最优预测值分别为11.72%和 60.75%.经过实验验证确定最优条件下的焦油产率和轻质焦油产率分别为:11.94%和 60.67%,优化结果与实验验证结果基本一致.

    富油煤气体热载体类型升温类型热解提油响应面法

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    H2O气氛下富油煤热解过程的反应分子动力学模拟

    黄淄博刘倩如刘红周文静...
    189-199页
    查看更多>>摘要：[目的]我国富油煤资源丰富,通过热解技术可将其转化为能源产品(化学品、气体或液体燃料等),缓解我国油气资源的对外依存程度.深入认识热解过程中的产物变化规律和反应机理,对于煤炭清洁高效转化工艺的研究至关重要.[方法]采用反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟探究富油煤(长焰煤)热解过程以及H2O气氛对热解产物分布的影响和作用机制.[结果和结论]结果表明,富油煤(长焰煤)热解的温度范围为 1 200～2 800 K,热解过程主要分为热解(1 200～2 000 K)和缩聚(2 000～2 800 K)两个阶段.在热解阶段,随着温度的升高,煤分子快速裂解,焦炭产物不断减少,焦油和气体产物不断增加;在缩聚阶段,焦油产物之间发生缩聚反应生成焦炭,同时释放小分子气体,导致焦油产物减少,焦炭和气体产物增加.因此,提高热解温度、延长热解时间可得到更多的气体产物,而提升焦油产量的关键则是抑制缩聚反应发生.在高温缩聚阶段引入H2O气氛热解,结果表明,H2O能够有效地促进煤分子的裂解,随着H2O占比的增加,煤热解体系中C―C键减少,C―H和C―O键增加.分析二者之间的交互作用发现,煤热解产生的自由基与H2O反应,促进H2O分子分解,H2O分解产生的H·和OH·又进一步促进煤裂解,并与煤热解产物反应,生成更多的焦油和气体.研究加深了对富油煤热解过程的理解,对煤炭资源的清洁高效利用具有一定指导意义.

    富油煤热解反应机理H2O气氛反应分子动力学

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    《煤田地质与勘探》征稿简则

    封3页
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