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期刊信息/Journal information
煤炭转化
太原理工大学、中科院煤转化国家重点实验室
煤炭转化

太原理工大学、中科院煤转化国家重点实验室

张永发

季刊

1004-4248

ebcc@tyut.edu.cn

0351-6010162

030024

太原市迎泽西大街79号

煤炭转化/Journal Coal ConversionCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是由太原理工大学、中国科学院煤转化国家重点实验室主办，科学出版社出版的向国内外公开发行的煤化工学术期刊。主要刊载内容：煤科学；煤的净化和燃烧；煤的热能和焦化；煤的气化和煤气净化；煤的液化和产品提质；煤转化过程中的催化；煤系资源综合利用等。本刊1992-2011年，连续33次被评为中国权威学术期刊、全国能源刊物优秀期刊、华北地区十佳期刊、北方十佳期刊、华北地区优秀期刊、中国北方优秀期刊、全国能源刊物优秀期刊、山西优秀期刊、山西一级期刊；列入“中国期刊方阵”双效期刊；连续五版被列为《中文核心期刊要目总览》；连续进入“中国科技期刊影响因子300名排行表”；被近30个国内外文摘/数据库（如《CA》、《剑桥科学文摘》、《中国科技核心期刊》、《中国核心期刊》、《中国科技期刊精品数据库》等）作为摘录/收录期刊；基金论文比2003年为0.87，并列全国科技期刊第13位，2006年、2007年、2008、2010年基金论文比分别为1.333，1.329，1.380，1.557，名列中国科技期刊第１名。
正式出版
收录年代

    无烟煤聚集态分子模型的构建与验证

    李金雨李懿欣纪和王永军...
    1-11页
    查看更多>>摘要：深入探究煤聚集态分子的结构特征对于理解煤的化学性质具有重要意义.以贵州林华煤为研究对象,利用工业分析、元素分析、固体核磁共振碳谱(13C-NMR)分析、傅立叶红外光谱(FTIR)分析和X射线光电子能谱(XPS)分析等方法并结合ChemDraw绘图软件得出了煤聚集态分子模型,最终采用实验测试与数值模拟相结合的手段验证了分子结构的合理性.结果表明:该煤样中的碳元素主要以芳香碳为主,芳环桥碳与周碳含量之比为0.33;氧元素主要以醚、酚、羧基、羰基等形式存在,氮元素主要以吡啶和吡咯形式存在,硫元素主要以砜型硫、亚砜和噻吩形式存在.构建了林华煤大分子平面结构模型,其分子式为C212H156O9N2S3,其中芳香结构单元包括1个苯环、6个萘环、2个菲环、2个蒽环、1个四元芳香环、1个五元芳香环、1个吡啶、1个吡咯、1个噻吩.利用Material Studio软件对煤大分子结构模型进行分子力学及分子动力学优化,得到林华煤聚集态分子模型,对优化后的模型进行密度校验、孔隙特征校验和甲烷吸附测试,证明了该模型的合理性.

    煤结构聚集态模型分子模拟结构优化动力学模拟

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    宁东典型中低阶煤热解过程中氮和硫元素赋存形态与其变迁规律的关联性研究

    崔明果陈慧君申岩峰鲍卫仁...
    12-26页
    查看更多>>摘要：作为分级转化比较理想的中低阶煤,认识和理解宁东典型中低阶煤在热转化过程中氮、硫元素迁移转化行为对污染物的调控至关重要.目前,煤热转化工艺多以气化为主,其中热解作为气化的基础阶段,在煤热转化过程中至关重要,因此在深入认识煤质特性的基础上,研究宁东地区典型中低阶煤所含硫、氮元素在热解过程中的迁移与转化规律,不仅有望为宁东中低阶煤的热转化工艺条件优化及污染物控制提供理论参考,也可为目前的气化工艺过程污染物调控提供基础数据.基于此,以宁东地区的羊场湾煤(YCW)、上湾精煤(SW)与梅花井煤(MHJ)为研究对象,使用固定床反应器,探究三种不同硫含量的煤在热解过程中HCN,NH3与H2S的释放规律,主要考察元素的赋存形态、热解温度(300℃～900℃)与升温速率(3℃/min～10℃/min)对氮、硫元素迁移转化的影响.结果表明:HCN的释放量随着温度升高而逐渐增加,NH3的释放主要集中在500℃～900℃,最大释放峰温为 700℃,H2S的释放主要集中在 400℃～900℃,最大逸出峰温为 600℃和800℃(分别对应于硫铁矿硫与部分不稳定有机硫的分解);较高的灰分含量能够阻止自由基间相互结合,使更多的含氢自由基与含氮自由基结合生成HCN,季氮含量越高,NH3的释放量越大,不稳定有机硫占比越高的煤样,H2S的释放越多;适宜的升温速率有利于HCN发生二次反应生成NH3,随着升温速率增大,产生热滞后现象,当升温速率由 3℃/min提高至 10℃/min时,MHJ的HCN,NH3 和H2S转化率均呈明显下降趋势,HCN转化率由 4.02%降至 1.28%,NH3 转化率由13.80%降至3.91%,H2S转化率由38.33%降至26.04%.综上,元素赋存形态、热解温度与升温速率对热解过程中氮、硫元素迁移影响均较大.灰分含量、季氮含量与不稳定有机硫含量较低的煤样在10℃/min热解条件下,氮、硫污染物的释放量较低,对环境影响较小.

    煤热解氮迁移硫迁移热解温度升温速率元素赋存形态

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    热解温度对低阶煤热解半焦动态燃烧机理演变的影响

    何江永张洁邹冲杨永林...
    27-36页
    查看更多>>摘要：采用热分析仪并借助等转化率的FWO法和KAS法,研究了热解温度分别为450℃,550℃,600℃,650℃,750℃时制备的半焦的燃烧特性和动力学参数,并进一步利用Malek方法对不同转化阶段活化能对应的机理函数进行了探究.结果表明:随着热解温度的升高,半焦的燃烧性能变差,燃烧所需活化能升高,在转化率(α)大于0.5时,活化能与转化率的二阶导数趋于稳定.不同转化阶段的燃烧动力学机理存在差异,转化率(α)小于0.5时,不同半焦的燃烧动力学机理均以化学反应(G(α)=(1-a)-1-1)为主,随着转化率的提高,燃烧动力学机理由随机成核和随后生长的标准机理模型(G(α)=[-ln(1-a)]2/3)转变为以扩散为主要限制性环节的动力学机理模型;随着热解温度的升高,半焦燃烧过程中更容易在较低转化率时转化为以扩散为主要的限制性环节.

    半焦燃烧性能活化能Malek方法动力学机理

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    烟煤镜质组热解中胶质体的气孔结构演化特性

    赵硕硕李雨阳王佳奕田鑫...
    37-44页
    查看更多>>摘要：研究烟煤热解中胶质体孔结构的演化对于调控煤基炭材料的孔结构具有重要意义.选用三种不同变质程度的烟煤富集镜质组热解至流动度特征温度点(软化温度(tp)、最大流动温度(tm)、固化温度(tk)),采用氮气吸附法研究胶质体焦样的气孔结构特征,分析气孔结构的演化行为.结果表明:三种不同变质程度的烟煤镜质组热解特征温度点胶质体焦样的吸附-脱附曲线均为Ⅲ型吸附等温线且有滞后环;镜质组热解中胶质体焦样的比表面积先增大后减小,且生成阶段比表面积的变化速率小于收缩固化阶段的变化速率;随着热解中特征温度升高,低变质程度的唐口气煤(TK)镜质组胶质体中气孔先生长、孔径变大然后气孔融并贯通形成中孔与大孔,中等变质程度的霍州肥煤(HZ)镜质组胶质体中逐渐形成大量微孔,比表面积高达5.97 m2/g,然后微孔融并贯通形成中孔或较大孔,高变质程度的斯凯拉斯焦煤(SK)镜质组胶质体中先形成较多的中孔或大孔(平均孔径达到13.93 nm)后收缩为小气孔.

    镜质组热解胶质体孔结构演化

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    炼焦煤的结构性质及同类煤种替代对焦炭质量的影响

    王雷雷赵丹刘丹丹申岩峰...
    45-54页
    查看更多>>摘要：炼焦煤是生产冶金焦的直接原料,而配煤成本占炼焦总成本的85%以上.随着优质稀缺炼焦煤资源不断减少,合理利用不同种类煤炭资源,同时基于煤质特点将更多的煤种引入炼焦配煤,对实现降本增效及保证连续稳定生产具有重要意义.煤分子结构决定了煤在成焦过程中表现出的性质,最终影响焦炭质量,以焦化厂实际生产使用的炼焦配煤为基础,引入四组同类煤,通过Raman光谱分析、13C NMR分析、基式流动度测定、固定床热解实验等深入分析了煤种特性,利用40 kg焦炉进行了同类煤替代的配煤炼焦实验,探讨了分别添加气煤、肥煤、焦煤和瘦煤等不同煤种的炼焦煤对配煤成焦过程和焦炭质量的影响,进而为焦化厂基于煤质特性进行同类煤替代炼焦提供理论参考.结果表明:对于两种焦煤(JM1,JM2),JM1较小的芳香团簇支链(S.C.)可能是导致其流动度低和塑性温区窄的主要原因,JM1所得焦炭的质量劣于JM2所得焦炭的质量,JM2替代JM1后,焦炭质量变好;两种肥煤(FM1,FM2)的黏结性能好,化学结构都有着相当一部分的缺陷结构(AGR+VL+VR/AD大),有利于塑性体流动性的发展,FM2更好的黏结性使配煤所得焦炭冷态强度更高;两种气煤(QM1,QM2)的黏结性较差,QM2较小的S.C.限制其流动性的发展,流动度较低;所有煤种中贫煤(PM)的黏结性最差,PM的引入使焦炭质量发生劣化.

    炼焦煤煤质特性化学结构成焦特性焦炭质量

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    乌兰煤生物产气过程中大分子结构的变化特征

    夏大平秦旭邓泽石尚威...
    55-66页
    查看更多>>摘要：为阐明煤的大分子结构特征及其在生物产气过程中的变化,选择内蒙古锡林郭勒盟乌兰图噶矿区的褐煤进行生物产气实验,通过 13C-NMR测试、元素分析、X射线光电子能谱测试研究其结构变化特征.结果表明:原始乌兰煤样的芳香结构基本单元由3个苯环、3个萘环、1个蒽环和3个吡咯组成,碳原子总数为129个.经过微生物的生物产气作用,碳原子总数减少了21个,其中芳香族碳减少了 4个,脂肪族碳减少了 17个.原始乌兰煤样大分子结构中的脂肪碳原子为 55个,生物产气结束后,脂肪碳数量减少了21.8%,亚甲基碳数量减少了25%,次甲基碳和季碳数量减少了16.7%,氧接脂碳和甲基碳数量分别减少了14.3%和33.3%.煤大分子的芳香结构基本单元和侧链脱落主要发生在水解阶段,在后期产甲烷阶段,煤的结构改造基本停止,仅依靠已脱落于反应液中的物质参与生化反应,这证实了在生物产气过程中,煤大分子结构向更高芳构化程度转化是一个显著的趋势.

    大分子结构褐煤生物产气芳香结构基本单元脂肪碳

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    煤沥青基炭负极材料的制备及其储钠性能

    李秀春杨晋伟李凌澍霍慕逸...
    67-78页
    查看更多>>摘要：钠离子电池具有安全性高和成本低等优势,在低速电动车和大规模储能领域的应用前景被看好,开发高性能、低成本的负极材料对钠离子电池发展意义重大.煤沥青因具有碳含量高、芳化度高等特征,是硬炭负极材料的优质前驱体,但直接高温热解会产生石墨化的倾向,表现为碳层间距小,活性位点少,储钠容量低.因此,以煤沥青为原料,利用兼具活化和催化作用的NaCl为模板剂,经800℃炭化制备沥青基硬炭材料,借助X射线衍射(XRD)、Raman光谱、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、低温氮气吸附仪、X射线光电子能谱(XPS)等表征技术探究炭材料的微观结构,并借助恒流充放电和循环伏安法等探究煤沥青作为钠离子电池负极材料的储钠性能.结果表明:NaCl的加入能够明显提高材料的比表面积,引入更多的活性位点,同时促进局部石墨片层的形成,并使其封闭孔体积显著提高;当NaCl与煤沥青的质量比为10∶1时,制备的煤沥青基多孔炭PN2具有163 m2/g的比表面积,具有高斜坡比容量和高平台比容量的电化学特征,在50 mA/g电流密度时可逆比容量为229.6 mAh/g,当电流密度增大到2 A/g时,仍能保持99 mAh/g的可逆比容量,同时表现出良好的循环稳定性,200圈循环后的比容量保持率为79.51%;机理分析表明,煤沥青基多孔炭的储钠机制可归因于扩散行为和电容行为的综合控制.

    煤沥青钠离子电池多孔炭负极材料电化学性能

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    废活性炭与垃圾焚烧飞灰共气化熔融反应及重金属固化特性研究

    钱奕鸣邹晓鹏杜鹃吴冬琴...
    79-89页
    查看更多>>摘要：废活性炭与垃圾焚烧飞灰共气化熔融处理不仅可降低飞灰熔融能耗,同时可实现废活性炭的无害化处置.采用热重分析仪研究了废活性炭种类、粒径对废活性炭气化反应的影响,考察了废活性炭与垃圾焚烧飞灰的共气化反应特性,并且利用处理量为40 t/d的等离子体熔融炉进行了废活性炭与垃圾焚烧飞灰协同处理中试规模试验,首次验证了废活性炭与飞灰协同气化熔融处理的可行性.结果表明:蜂窝废活性炭反应活性约为颗粒活性炭反应活性的7倍～10倍;颗粒废活性炭灰分质量分数高达75%,高转化率时灰分含量越高反应速率下降越明显;不同粒径(0.25 mm～0.60 mm,1.00 mm～2.00 mm,3.35 mm～4.75 mm)蜂窝废活性炭的比表面积近似,分别为342.9 m2/g,411.3 m2/g,416.5 m2/g,不同粒径废活性炭反应速率也基本相同,因此处理过程中可选择粒径较大蜂窝废活性炭以降低破碎能耗和飞灰产生量.废活性炭与垃圾焚烧飞灰共气化反应时,反应初期飞灰对废活性炭反应有促进作用,反应后期反应速率明显降低.等离子体飞灰熔融炉中试规模试验中,废活性炭的添加可提高炉温,节省能源消耗量,且飞灰与废活性炭形成的熔融渣可有效固化重金属,验证了废活性炭与飞灰协同处理的可行性与经济性.

    废活性炭垃圾焚烧飞灰等离子体熔融炉共气化反应固体废物处置

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    氧体积分数对氨煤混燃NO生成特性的影响机理

    陈萍向军顾明言何正江...
    90-100页
    查看更多>>摘要：氨为一种理想的无碳燃料,通过氨煤混燃替代和降低燃煤发电中部分煤炭燃料是实现碳减排的有效措施,但氨煤混燃会生成额外的NO,其中氧体积分数变化对燃烧时NO的生成具有显著影响.利用高温管式炉研究了不同温度(1 000℃～1 500℃)、不同掺氨比(0%～20%)下氧体积分数对氨煤混燃时NO生成特性的影响.结果表明:当过量空气系数(α)从1.1增加至1.2时,纯煤粉燃烧条件下,氧体积分数的增加促进了燃料-N到NO的转化;1 100℃与1 300℃下,氧体积分数的增加抑制了氨煤混燃过程燃料-N到NO的转化;1 500℃下,氧体积分数的增加促进了氨煤混燃过程燃料-N到NO的转化,且掺氨比和温度是氧体积分数增加时燃料-N转化为NO的氮转化率变化的重要影响因素.氧体积分数的增加利于系统氧化性自由基生成,从而促进了NH2→HNO→NO,NH2→H2NO→HNO→NO以及NCO与O,O2 自由基等氧化的进行,促进了混燃过程中NO生成.

    氨煤混燃掺氨比温度NO氧体积分数

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    工业固废制备复合助熔剂用于调控高灰熔点煤灰的熔融特性研究

    何鑫孔令学白进申峻...
    101-113页
    查看更多>>摘要：煤灰的熔融特性是气化用煤的重要指标,添加助熔剂是降低高灰熔点煤灰熔融温度的主要方法.复合助熔剂可利用不同组分间的协同作用,显著降低助熔剂添加量,提高煤气化整体效率.选取钢渣(GZ)和赤泥(CN)两种工业固废制备复合助熔剂,考察气化条件下复合助熔剂对高灰熔点潞安煤(LA)灰熔融特性的影响,并分析了高温下煤灰中矿物质的变化.结果表明:添加量为2%～8%的钢渣、赤泥和钢渣与赤泥制备的复合助熔剂,均能降低潞安煤灰的熔融温度,且随钢渣与赤泥混合质量比的增加,潞安煤灰的熔融特征温度呈"V"型变化;钢渣与赤泥对降低潞安煤灰的熔融特征温度存在显著的协同作用,且协同作用与添加量、钢渣与赤泥的混合质量比密切相关;添加量为2%与混合质量比为9∶1、添加量为4%与混合质量比大于5∶5、添加量为6%和8%与所有混合质量比条件下,添加复合助熔剂后潞安煤灰的熔融特征温度均低于单独添加钢渣、赤泥后潞安煤灰的熔融特征温度.高温下潞安煤灰矿物质组成表明,添加量为 2%与混合质量比为 9∶1,添加复合助熔剂显著降低了潞安煤灰中莫来石和硅线石的含量;添加量为4%～8%,高温下潞安煤灰中钠长石与钙长石、方钙石、钙铝黄长石等含钙矿物质发生低温共熔,这是复合助熔剂对降低潞安煤灰熔融特征温度存在协同作用的根本原因.

    煤气化高灰熔点煤工业固废复合助熔剂煤灰熔融性

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