煤族组分的黏结成焦特性及其在炼焦配煤中的应用研究

发布时间：2020-08-10 18:29

【摘要】：以炼焦煤为研究对象,考察了煤族组分的热解特性并定量分析了疏中质组的官能团结构特征与膨胀性间的联系;采用多元线性回归分析法研究了煤族组分对煤流变性(膨胀性和流动性)的影响及其作用机制;在此基础上对煤成焦过程进行了探讨,进而用两种不同方法构建了焦炭质量预测模型。结果显示:四大族组分热解时具有截然不同的形变特性:密中质组主要表现为较强的流动性,在煤成焦过程中主要生成液相并充填煤颗粒间的空隙,通过其黏连作用最终形成具有一定强度的焦炭;疏中质组主要表现为较强的膨胀性,在煤成焦过程中主要起造孔作用,并提供一定的膨胀压力,促进煤颗粒间的黏连;重质组基本保持形态不变,是煤成焦过程中的惰性物;轻质组热解时主要生成气相逸出,对煤成焦效果影响很小。脂氢芳氢比是影响疏中质组膨胀性的首要因素;脂肪链长短和支链化程度则是其次要因素,两者都是决定膨胀性的关键;疏中质组中特定形式的氢键——酚羟基环状四聚体含量可以对上述影响因素起补充作用。在煤成焦过程中,重质组起“骨架”作用,阻碍着液相的流动,其含量是影响煤流动性数值的主要因素;密中质组起“润滑”作用,是生成液相并产生流动性的组分,但对煤流动性指标不起决定性影响;疏中质组和轻质组对煤流动性基本无影响。疏中质组的主要贡献是提供煤的膨胀性,原煤的膨胀性大小主要由疏中质组自身的膨胀性决定,而其含量对原煤膨胀性影响不大。建立了基于族组分黏结成焦特性及其在煤成焦过程中作用的煤成焦机制,将煤成焦过程分为6个阶段:(1)室温-200℃,干燥阶段;(2)200-340℃,密中质组软化变形阶段;(3)340-440℃,密中质组流动阶段;(4)440-500℃,疏中质组膨胀阶段,此阶段可分为急速膨胀阶段(440-460℃)和缓慢膨胀阶段(460-500℃);(5)500-540℃,固化为半焦阶段;(6)540-1000℃,半焦收缩成为焦炭的阶段。分别采用多元多次回归和支持向量机(SVM)两种方法构建了焦炭质量预测模型,多元多次回归模型对MSI、PRI和PSR预测的平均相对误差分别为3.88%、2.53%和17.92%;SVM模型对MSI、PRI和PSR预测的平均相对误差分别为1.78%、0.90%和10.32%,SVM模型预测结果较多元多次回归模型具有更高的准确性和一致性。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ520.62
【图文】：

成焦,因果链,膨胀性,炼焦煤

硕士学位论文1.2 文献综述（Literature Review）1.2.1 煤流动性和膨胀性流动性和膨胀性是表征炼焦煤结焦过程行为特性的重要指标，直接影响了炼焦煤成焦效果。图 1-1 总结了导致炼焦煤形成焦炭现象的因果链[13]。显然，流动性（塑性和膨胀性是影响煤能否成焦以及成焦效果好坏的重要因素，国内外学者对煤的流动性膨胀性也进行了广泛深入的研究。

成焦,测试方法,流变性

图 1-1 成焦现象中的因果链Figure 1-1 Causal chain of phenomena in coke formation流变性是指物质在外力作用下的变形和流动性质，主要指加工过程中应力、形变、形变速率和粘度之间的联系。对煤成焦过程而言，流变性主要是指煤的膨胀性和流动性[14]。文献[14]给出了煤成焦过程与煤流变性测试方法之间的关系（图 1-2）。

烟煤,奥亚膨胀度

目前对煤基氏流动度的研究主要包括以影响[18-20]；（2）混合煤流动性的影响因其测定过程中的影响因素[24-26]；（4）煤8]等。其研究现状主要有 Ruhr[29]和 Audibert-Arnu[30]法两种北美洲和欧洲[31]。奥亚膨胀度测定法于1进，后来此法在西欧得到广泛应用并于奥亚膨胀计试验的 b 值是我国新的煤炭之一，反映烟煤干馏时发生膨胀或收缩以奥亚膨胀度为评价指标提出了烟煤容性物质配比为横坐标，作总膨胀度连线标包括容惰积、容惰率和最大容惰量。

【参考文献】