煤炭清潔高效利用

第一篇SJ 型低溫干餾方爐的溫度與壓力場研究
第1章低溫干餾方爐技術(shù)概述001
1.1低溫干餾方爐發(fā)展的背景及意義001
1.2煤低溫干餾及影響因素002
1.2.1煤化程度的影響003
1.2.2入爐煤粒徑的影響003
1.2.3壓力的影響003
1.2.4煤的水分含量003
1.2.5熱解終溫的影響004
1.2.6熄焦方法的影響004
1.3低溫干餾爐的分類004
1.3.1外熱式干餾爐004
1.3.2內(nèi)熱式干餾爐005
1.4國內(nèi)外煤低溫干餾研究進展005
1.4.1國內(nèi)低溫干餾技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀006
1.4.2國外低溫熱解技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀006
1.5CFD 模擬軟件FLUENT 簡介007
1.5.1FLUENT 的軟件結(jié)構(gòu)及其求解流程007
1.5.2FLUENT 在干餾爐中的研究進展007
1.6背景及主要內(nèi)容008
第2章蘭炭爐物料平衡計算010
2.1工廠采集數(shù)據(jù)整理010
2.1.1干餾爐主要工藝參數(shù)010
2.1.2煤氣熱值計算011
2.1.3煤氣密度計算011
2.1.4煤氣實際燃燒量計算012
2.2蘭炭爐物料平衡收入項計算013
2.2.1入爐煤量013
2.2.2入爐煤氣量013
2.2.3入爐空氣量014
2.3物料平衡支出項計算014
2.3.1蘭炭量014
2.3.2焦油量015
2.3.3氨量015
2.3.4全煤氣量015
2.3.5水量016
2.4差值016
2.5物料平衡匯總017
2.6本章小結(jié)018
第3章蘭炭爐熱平衡計算019
3.1熱平衡收入項計算019
3.1.1煤氣的燃燒熱019
3.1.2煤氣的顯熱020
3.1.3空氣的顯熱021
3.1.4入爐煤的顯熱021
3.2熱平衡支出項計算022
3.2.1蘭炭帶走的熱量022
3.2.2焦油帶走的熱量022
3.2.3氨帶走的熱量023
3.2.4全煤氣帶走的熱量023
3.2.5水分帶走的熱量024
3.2.6爐體散熱量024
3.2.7差值025
3.3熱平衡匯總026
3.3.1熱平衡匯總表026
3.3.2熱平衡影響因素026
3.4干餾爐的熱工效率027
3.4.1熱工效率計算027
3.4.2熱工效率分析027
3.5煉焦耗熱量028
3.5.1濕煤耗熱量028
3.5.2干煤耗熱量028
3.6煤焦比（干） 028
3.7主要技術(shù)指標匯總028
3.8本章小結(jié)029
第4章SJ 型低溫干餾方爐溫度和壓力的模擬030
4.1幾何模型建立與網(wǎng)格劃分030
4.2數(shù)學模型的建立031
4.2.1流體流動和傳熱的控制方程031
4.2.2氣體流動模型032
4.2.3氣相燃燒模型033
4.2.4傳熱模型033
4.2.5多孔介質(zhì)模型034
4.3邊界條件034
4.3.1入口邊界條件035
4.3.2出口邊界條件035
4.3.3壁面邊界條件035
4.4SJ 型蘭炭爐溫度場模擬035
4.4.1不同粒徑入爐煤縱向中心與橫向中心截面溫度場分布036
4.4.2縱向中心截面不同煤層高度的溫度分布特點040
4.4.3爐內(nèi)最高溫度與粒徑的關(guān)系041
4.4.4SJ 型爐內(nèi)溫度區(qū)間百分率與粒徑的關(guān)系042
4.5不同粒徑縱向中心截面壓力場分布043
4.6模擬數(shù)據(jù)與工廠試驗數(shù)據(jù)對比分析046
4.7本章小結(jié)047
第5章熄焦方式對蘭炭的特征影響分析048
5.1概述048
5.2水蒸氣熄焦工藝簡介048
5.3樣品選取及分析儀器049
5.4工業(yè)分析049
5.5強度分析050
5.6傅里葉紅外分析050
5.7拉曼光譜分析051
5.8X 射線衍射分析051
5.9孔徑、孔比表面積分析052
5.9.1等溫吸附圖分析052
5.9.2孔徑-累計比表面積分析052
5.9.3孔徑-累計孔體積分析052
5.10壓汞測試053
5.10.1孔隙率測試053
5.10.2MIP 測試蘭炭孔隙參數(shù)053
5.10.3壓汞曲線054
5.10.4孔徑分布054
5.11掃描電子顯微鏡分析055
5.12本章小結(jié)056
第6章蘭炭干熄焦過程的溫度場與壓力場分布057
6.1蘭炭干熄焦技術(shù)057
6.2建模與網(wǎng)格劃分057
6.3噴水后的溫度場與壓力場分布058
6.4不同熄焦水量的溫度場分布059
6.5本章小結(jié)060
本篇結(jié)論061
參考文獻062
第二篇粉煤成型-干餾雙效黏結(jié)劑制備及作用機制
第7章粉煤成型-干餾雙效黏結(jié)劑概述064
7.1概述064
7.2低階煤分級分質(zhì)利用現(xiàn)狀065
7.2.1低階煤分級分質(zhì)利用技術(shù)065
7.2.2低階煤干餾技術(shù)067
7.3低階粉煤成型干餾過程的影響因素068
7.3.1粉煤粒度068
7.3.2水分添加量069
7.3.3成型壓力069
7.3.4成型方式069
7.4黏結(jié)劑國內(nèi)外研究進展071
7.4.1有機黏結(jié)劑071
7.4.2無機黏結(jié)劑071
7.4.3復(fù)配黏結(jié)劑071
7.5粉煤成型干餾過程及黏結(jié)作用機制072
7.5.1粉煤成型過程及黏結(jié)作用機制072
7.5.2型煤干餾過程及黏結(jié)作用機制073
7.6背景、意義及內(nèi)容073
第8章實驗部分075
8.1實驗原料075
8.2實驗試劑與設(shè)備075
8.3樣品的測試與表征076
第9章粉煤成型干餾雙效黏結(jié)劑的制備078
9.1概述078
9.2馬鈴薯渣基黏結(jié)劑的制備及其對粉煤成型干餾的影響079
9.2.1馬鈴薯渣的預(yù)處理079
9.2.2馬鈴薯渣基黏結(jié)劑及型煤型焦的制備079
9.2.3馬鈴薯渣基黏結(jié)劑對型煤型焦抗壓強度的影響080
9.3蘭炭廢水基酚醛樹脂的引入及其對粉煤成型干餾的影響084
9.3.1蘭炭廢水基酚醛樹脂交聯(lián)劑的制備084
9.3.2引入交聯(lián)劑的黏結(jié)劑制備084
9.3.3交聯(lián)劑摻入量對型煤型焦抗壓強度的影響085
9.4金屬鎂渣的引入及其對粉煤成型干餾的影響085
9.4.1金屬鎂渣的預(yù)處理086
9.4.2金屬鎂渣中主要成分分析086
9.4.3引入金屬鎂渣及氧化物黏結(jié)劑的制備方法086
9.4.4金屬鎂渣及氧化物對型煤型焦的抗壓強度的影響086
9.5本章小結(jié)088
第10章粉煤成型干餾雙效黏結(jié)劑的作用機制研究089
10.1概述089
10.2馬鈴薯渣基黏結(jié)劑的黏結(jié)機制分析089
10.2.1官能團分析089
10.2.2微晶結(jié)構(gòu)分析090
10.2.3微觀結(jié)構(gòu)分析091
10.2.4熱解機理分析092
10.3引入蘭炭廢水基酚醛樹脂交聯(lián)劑的黏結(jié)機制分析094
10.3.1引入交聯(lián)劑的官能團分析094
10.3.2引入交聯(lián)劑的微晶結(jié)構(gòu)分析094
10.3.3引入交聯(lián)劑的微觀結(jié)構(gòu)分析095
10.3.4引入交聯(lián)劑的熱解機理分析095
10.4引入金屬鎂渣及氧化物的作用機制分析097
10.4.1工業(yè)分析097
10.4.2熱解機理分析099
10.5本章小結(jié)103
第11章粉煤成型干餾的產(chǎn)品評價104
11.1概述104
11.2粉煤成型干餾的TG-MS 分析104
11.2.1小分子物質(zhì)104
11.2.2烴類物質(zhì)104
11.3粉煤成型干餾經(jīng)濟性分析106
11.3.1粉煤成型干餾黏結(jié)劑成本106
11.3.2粉煤成型干餾的財務(wù)核算106
11.3.3傳統(tǒng)塊煤干餾財務(wù)核算107
11.3.4粉煤成型干餾與傳統(tǒng)塊煤干餾財務(wù)評價對比108
11.4本章小結(jié)108
第12章粉煤微波熱解及制備電石性能評價109
12.1概述109
12.2實驗部分109
12.2.1實驗原料及準備109
12.2.2微波熱解實驗109
12.2.3樣品分析110
12.3結(jié)果與討論111
12.3.1原煤的分析111
12.3.2微波和常規(guī)熱解產(chǎn)物分布對比112
12.3.3微波和常規(guī)熱解氣相組成與含量對比113
12.3.4微波和常規(guī)熱解半焦對比114
12.3.5煤/CaO 混合物微波熱解三相產(chǎn)率和氣相產(chǎn)物分布117
12.3.6煤/CaO 混合物微波熱解半焦分析119
12.3.7電石性能表征121
12.4本章小結(jié)123
本篇結(jié)論124
參考文獻125
第三篇神府煤低溫定向催化熱解及機理研究
第13章神府煤低溫定向催化技術(shù)概述129
13.1研究背景129
13.2煤熱解概述130
13.2.1煤熱解的定義130
13.2.2影響煤熱解焦油收率的因素130
13.2.3煤熱解機理研究132
13.3煤的催化熱解概述132
13.4國內(nèi)外研究現(xiàn)狀133
13.4.1催化劑研究現(xiàn)狀133
13.4.2煤催化熱解工藝現(xiàn)狀134
13.5研究內(nèi)容的提出135
13.6研究的內(nèi)容和意義135
第14章神府煤中低溫定向直接催化熱解及機理研究136
14.1概述136
14.2實驗部分136
14.2.1實驗原料136
14.2.2實驗裝置137
14.2.3焦油計算公式137
14.3結(jié)果與討論138
14.3.1熱解溫度對原煤出油率的影響138
14.3.2鐵鹽催化劑種類對原煤出油率的影響138
14.3.3鐵鹽催化劑的添加量對原煤出油率的影響139
14.3.4不同酸處理對原煤焦油產(chǎn)率的影響140
14.3.5硫酸鐵催化劑對熱解煤氣組分的影響141
14.3.6神府煤添加硫酸鐵催化劑的熱解情況分析141
14.3.7熱分析動力學方程的建立142
14.3.8焦油組分GC-MS 分析144
14.4本章小結(jié)146
第15章神府煤中低溫定向間接催化熱解及機理研究148
15.1概述148
15.2實驗部分148
15.2.1實驗原料148
15.2.2載體催化劑的制備149
15.3結(jié)果與討論149
15.3.1Ni/Co/ZSM-5 催化劑的表征149
15.3.2不同催化劑在不同條件下對熱解氣體組分的影響153
15.3.3不同催化劑在不同條件下對煤焦油組分分布的影響156
15.4本章小結(jié)158
第16章神府煤中低溫直接間接協(xié)同催化熱解研究160
16.1概述160
16.2實驗部分161
16.3結(jié)果與討論161
16.3.1熱解溫度對煤氣組分分布的影響161
16.3.2催化劑添加量對煤氣組分分布的影響162
16.3.3硫酸鐵的質(zhì)量分數(shù)對煤氣組分分布的影響162
16.3.4熱解溫度對焦油組分分布的影響163
16.3.5催化劑添加量對焦油組分分布的影響163
16.3.6硫酸鐵的質(zhì)量分數(shù)對焦油組分分布的影響164
16.3.7響應(yīng)曲面設(shè)計165
16.3.8響應(yīng)曲面模型及回歸方程顯著性檢驗165
16.3.9響應(yīng)曲面法優(yōu)化分析166
16.3.10驗證實驗169
16.4本章小結(jié)169
本篇結(jié)論171
參考文獻173
第四篇蘭炭廢水酚/氨組分制備多孔炭結(jié)構(gòu)調(diào)控及儲電儲熱性能研究
第17章蘭炭廢水酚/氨組分制備多孔炭技術(shù)概述177
17.1蘭炭廢水概述177
17.1.1蘭炭廢水的來源177
17.1.2蘭炭廢水的水質(zhì)特征和危害178
17.1.3蘭炭廢水的處理方法178
17.2酚醛樹脂概述179
17.2.1酚醛樹脂簡介179
17.2.2酚醛樹脂的應(yīng)用180
17.3酚醛多孔炭概述182
17.3.1酚醛多孔炭簡介182
17.3.2酚醛多孔炭的制備183
17.3.3酚醛多孔炭的應(yīng)用184
17.4國內(nèi)外研究現(xiàn)狀185
17.5研究內(nèi)容及技術(shù)路線187
17.5.1研究內(nèi)容187
17.5.2技術(shù)路線188
第18章實驗部分189
18.1實驗原料189
18.2試劑與儀器189
18.3分析測試方法191
18.3.1蘭炭廢水水質(zhì)分析方法191
18.3.2酚醛樹脂的表征方法193
18.3.3酚醛多孔炭的表征方法196
18.3.4酚醛多孔炭的電化學性能測試197
18.3.5熱化學性能測試198
第19章蘭炭廢水資源化制備酚醛樹脂研究200
19.1實驗過程200
19.2蘭炭廢水的水質(zhì)分析200
19.3制備條件對酚醛樹脂質(zhì)量的影響204
19.3.1廢水pH 值對合成酚醛樹脂質(zhì)量的影響204
19.3.2反應(yīng)時間對合成酚醛樹脂質(zhì)量的影響204
19.3.3反應(yīng)溫度對合成酚醛樹脂質(zhì)量的影響205
19.3.4甲醛加入量對酚醛樹脂質(zhì)量的影響205
19.3.5響應(yīng)曲面法優(yōu)化酚醛樹脂的制備條件206
19.4蘭炭廢水衍生酚醛樹脂的性能和組分表征210
19.4.1酚醛樹脂固含量的測定210
19.4.2酚醛樹脂殘?zhí)柯实臏y定211
19.4.3酚醛樹脂凝膠時間的測定211
19.4.4酚醛樹脂黏度的測定211
19.4.5酚醛樹脂游離酚的測定212
19.4.6酚醛樹脂游離醛的測定213
19.4.7酚醛樹脂紅外光譜表征213
19.4.8酚醛樹脂SEM 表征214
19.4.9酚醛樹脂TG-DSC 表征214
19.4.10酚醛樹脂XPS 表征215
19.5蘭炭廢水衍生酚醛樹脂規(guī)?；苽涮剿?16
19.5.1蘭炭廢水基酚醛樹脂試驗放大及經(jīng)濟評價216
19.5.2蘭炭廢水制備酚醛樹脂后的水質(zhì)分析217
19.6蘭炭廢水中酚/氨組分的轉(zhuǎn)化機制及產(chǎn)物熱解動力學219
19.6.1酚醛樹脂與烏洛托品的制備220
19.6.2單酚酚醛樹脂的表征及熱解動力學研究220
19.6.3混合酚酚醛樹脂的表征及熱解動力學研究224
19.6.4單銨/混銨烏洛托品的表征及熱解動力學研究226
19.7本章小結(jié)229
第20章KOH 活化對酚醛多孔炭結(jié)構(gòu)及性能調(diào)控230
20.1實驗流程230
20.2制備條件對酚醛多孔炭性能的影響231
20.2.1堿脂比對酚醛多孔炭性能的影響231
20.2.2炭化-活化溫度對酚醛多孔炭性能的影響231
20.2.3恒溫時間對酚醛多孔炭性能的影響232
20.2.4KOH 活化酚醛樹脂制備多孔炭的響應(yīng)曲面優(yōu)化232
20.3KOH 活化后酚醛多孔炭的結(jié)構(gòu)變化239
20.3.1KOH 活化后酚醛多孔炭的X 射線衍射和拉曼分析239
20.3.2KOH 活化后酚醛多孔炭形貌及雜原子分布分析239
20.3.3KOH 活化后酚醛多孔炭的比表面積分析240
20.4KOH 活化后酚醛多孔炭N/O/S 元素變化241
20.5KOH 活化后酚醛多孔炭的電化學性能變化242
20.6KOH 對蘭炭廢水基酚醛樹脂的活化造孔機制245
20.6.1KOH 活化過程中單酚對酚醛多孔炭的貢獻246
20.6.2KOH 活化酚醛樹脂的熱分析及其對多孔炭的造孔機理247
20.6.3KOH 活化烏洛托品的熱分析及其對多孔炭的造孔機理250
20.6.4KOH 活化混合酚銨樹脂的熱分析及其對多孔炭的造孔機理251
20.6.5KOH 活化過程中酚/氨組分對多孔炭孔道貢獻253
20.7KOH 活化對酚醛多孔炭結(jié)構(gòu)及電化學性能的作用機理258
20.8本章小結(jié)259
第21章Na2CO3 活化對酚醛多孔炭結(jié)構(gòu)及性能調(diào)控261
21.1實驗流程261
21.2制備條件對酚醛多孔炭性能的影響262
21.2.1活化劑對酚醛多孔炭吸附性能的影響262
21.2.2鹽脂比對酚醛多孔炭性能的影響263
21.2.3炭化-活化溫度對酚醛多孔炭性能的影響263
21.2.4炭化-活化時間對酚醛多孔炭性能的影響264
21.2.5Na2CO3 活化酚醛樹脂制備多孔炭的響應(yīng)曲面優(yōu)化264
21.3Na2CO3 活化后酚醛多孔炭的結(jié)構(gòu)變化271
21.3.1酚醛多孔炭XRD 和拉曼分析271
21.3.2Na2CO3 活化后酚醛多孔炭形貌及雜原子分布分析271
21.3.3酚醛多孔炭BET 分析272
21.4Na2CO3 活化后酚醛多孔炭的N/O/S 元素變化273
21.5不同酚醛多孔炭的雜原子比較研究274
21.6Na2CO3 活化后酚醛多孔炭的電化學性能變化275
21.6.1溫度對酚醛多孔炭電化學性能的影響276
21.6.2最優(yōu)條件所制酚醛多孔炭的電性能測試277
21.7Na2CO3 對蘭炭廢水基酚醛樹脂的模板/活化雙重造孔機制278
21.7.1Na2CO3 活化對酚醛多孔炭性能的影響278
21.7.2Na2CO3 活化酚醛樹脂的熱分析及其對多孔炭的造孔機理280
21.7.3Na2CO3 活化烏洛托品的熱分析及其對多孔炭的造孔機理282
21.7.4Na2CO3 活化混合酚銨樹脂的熱分析及其對多孔炭的造孔機理283
21.7.5Na2CO3 活化過程中酚/氨組分對多孔炭孔道貢獻285
21.8Na2CO3 活化對酚醛多孔炭結(jié)構(gòu)及電化學性能的作用機理290
21.9本章小結(jié)291
第22章酚醛多孔炭相變復(fù)合材料制備及儲熱性能研究292
22.1概述292
22.2酚醛多孔炭相變復(fù)合材料制備292
22.3酚醛多孔炭形貌結(jié)構(gòu)表征292
22.4相變復(fù)合材料的表征與分析295
22.4.1形貌結(jié)構(gòu)分析295
22.4.2泄漏測試296
22.4.3熱化學性能分析297
22.4.4光熱轉(zhuǎn)換應(yīng)用299
22.5本章小結(jié)300
本篇結(jié)論301
參考文獻303