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1、洁净煤技术一 绪论1、 洁净煤技术煤炭高效和洁净开发，加工，燃烧，转化及污染控制技术的总称2、 洁净煤技术的分类：煤炭燃烧前净化技术煤炭燃烧中净化技术煤炭燃烧后净化技术煤炭转化煤系共伴生资源利用3、 中国洁净煤技术的主要内容：煤炭加工煤炭洁净燃烧及先进发电技术煤炭转化污染控制与废物资源利用一、 煤的结构与性质1、 煤的结构模型：煤的化学结构模型：a、Given模型b、Wiser模型c、Shinn模型煤的物理结构模型：a、Hirsch模型b、主-客模型2、 煤的密度：真相对密度视相对密度散密度，孔隙率=（-/）x100%3、 煤的热解反应：桥键断裂生成自由基脂肪侧链裂解含氧官能团裂解煤中低分子化
2、合物的裂解 前期以裂解反应为主， 后期以缩聚反应为主4、 煤的加氢反应性：热解反应供氢反应脱杂原子反应特点：有平行反应，也有顺序反应,并且平行反应顺序反应同时进行二、 型煤技术1、 型煤：是按照一定粒度要求，将一种或几种煤粉在有或无黏结剂存在的条件下，加入一定固硫剂经一定压力作用，加工制成具有一定的外形和物理化学性质的煤炭制品2、 型煤分类：成型温度：a、冷压法型煤b、热压法型煤外形分类：a、球状b、柱状c、方形应用领域：a、工业型煤b、民用型煤按黏结剂：a、有黏结剂成型b、无黏结剂成型3、 煤炭无黏结剂成型机理：沥青质假说腐植酸假说毛细孔假说胶体假说分子粘合假说4、 粉煤的黏结成型机理：表面
3、化学作用浸湿与桥接机械结合力与物理化学结合力表面作用力黏结剂与被黏合物之间的黏合理论5、 常见的型煤黏结剂：有机黏结剂无机黏合剂复合黏结剂工农业废物黏结剂6、 黏结剂的选择原则：型煤黏结剂要求能够就地选材，就近加工尽可能做到黏结剂的性能和“煤性”统一黏结剂的生产工艺应考虑到所用的原料和性质价格合理，尽量降低成本7、 黏结剂的质量要求：使用黏结剂成型制成的型煤要有一定的机械强度。黏结剂成型后，型煤必须要有足够的防潮和耐水性能。黏结剂的性能要不影响型煤的使用效果。黏结剂的成分率不宜过大，以免影响型煤的发热量。黏结剂必须易于加工制备，而且选择黏结剂必须考虑型煤后处理工艺要简单易行型煤黏结剂不应产生二
4、次污染三、 煤炭分选技术及超纯煤1、 选煤：根据煤中不同组分的性质差异而将其分选成不同质量产品的加工过程2、 煤的可选性等级划分：易选、中等可选、较难选、难选、极难选3、 选煤分类：湿法：a、重选b、离心力选c、浮选d、特殊选干法：a、手选b、风选c、选择性破碎选d、空气重介质流化床选e、特殊选4、 跳汰选煤是指原煤主要在垂直升降的变速介质流中按密度差异进行分选的过程5、 跳汰选煤的原理：床层松散：a、床层松散是煤粒按密度分层的基本条件，只有床层松散，不同密度的煤粒才能在床层中获得相互转换位置所需要的空间和时间b、上升水流的速度和加速度对床层松散起决定性作用，只有上升水流的速度、加速度适宜才可
5、获得良好的松散c、在跳汰过程中，不同时间的床层松散度是不同的，在上升初期床层整个被托起，上层和下层首先被松散，然后才是中层，上升水流末期，整个床层松散度最大，下流水末期，整个床层松散度最小d、床层松散度用床层中水的体积与水和矿粒总体积之比来表示分层原理：前两种密度不同的矿粒均匀混合，可以看成一个密度均匀的整理，床层重心位于床层的几何中心，分层后，密度大的颗粒集中在下层，床层的重心降低，所以密度差越大，分层效果越好6、 重介质选煤：是一种采用密度介于煤和矸石之间的液体，作为分选介质的高效重力选煤方法7、 重介质选煤的基本原理：阿基米德浮力定律8、 加重质选择原则：注意密度和粒度的综合要求，既要求
6、达到悬浮液的分选密度及其稳定性，又要保证较好的流动性，体积分数应控制在一定的范围内无毒无腐蚀性，不污染精煤价廉来源广，易回收9、 工业上常用的加重质：磁铁矿、重晶石、黄铁矿、沙子、黄土、浮选尾煤等重介质选煤分选介质：重液、悬浮液重介质分选机的分类：斜轮重介质分选机立轮重介质分选机浅槽重介质分选机重介质旋流器分类特征 分选机类型分选后产品品种两产品分选机、三产品分选机悬浮物流动方向水平液流分选机、垂直液流分选机、复合液流分选机分选槽形式深槽分选机、浅槽分选机排矸石装置形式提升轮分选机、刮板分选机、圆筒分选机、空气提升式分选机10浮选：利用煤和矸石表面物理化学性质差异在固液气三相界面进行的一种选别
7、技术浮游选煤浮选的入料粒度上线可达1mm，分选下限0.5mm煤泥浮选流程分类：煤泥浮选原则流程：a、浓缩浮选流程b、直接浮选流程c、半直接浮选流程浮选流程内部结构：a、一次浮选流程b、中煤再选流程c、精煤再选流程d三产品流程11浮选药剂分类：捕收剂：阴离子型，阳离子性，非离子型起泡剂：表面活性剂、非表面活性剂调整剂：活化剂、抑制剂、pH调节剂、絮凝剂12浮选原理：利用煤和矸石表面物理化学性质差异在固液气三相界面进行的一种选别技术13超纯煤概念：精细煤浆也称第二代水煤浆，是一种灰分低于1、平均粒度小于10um、基本为牛顿流的煤水混合物，这种煤称作超纯煤超纯煤用途：燃油锅炉代油，燃料化工厂重油造气
8、的替代原料高温燃气轮机发电技术高级活性炭和煤制炭黑的原料14微生物脱除煤中硫的机理：直接氧化2FeS2+H2O+7CO22FeSO4+2H2SO4 4FeSO4+O2+2 H2SO42 Fe2（SO4）3+ 2H2O 间接氧化FeS2+Fe2（SO4）33FeSO4 +2S 2S+3O2+2H2O2H2SO4助浮脱硫15微生物脱硫方法：渗透堆浸法压缩空气搅拌浸出法表面氧化辅助物理分选法四、 水煤浆技术1、 水煤浆是由60%70%的煤与39%29%的水及少量添加剂经过磨碎和强力搅拌而成的两相流浆体2、 水煤浆特点：流变性触变性雾化性燃烧特性环境特性3、 水煤浆分类：按用途可分为燃料水煤浆和气化水
9、煤浆燃料水煤浆按原料煤的种类和制浆工艺可分为：精煤、精细、经济型、气化、环保、原煤水煤浆4、 水煤浆添加剂：分散剂：a、阳离子b、阴离子c、非离子稳定剂其他辅助添加剂5、 分散剂作用机理：润湿分散作用静电排斥分散作用空间位阻与熵斥力分散作用6、 水煤浆制浆工艺包括选煤、破碎与磨矿、捏混与搅拌以及滤浆等环节7、 水煤浆制浆工艺根据磨碎方式划分有湿法制浆：高浓度磨矿制浆，中浓度磨矿制浆，高中浓度磨矿制浆干法制浆干湿法联合制浆8、 水煤浆的燃烧要经历4个阶段：水煤浆由雾化器雾化成液滴喷入燃烧室，液滴往往由若干煤粒和水共同组成喷入燃烧室的液滴在炉膛温度作用下，水分快速加热蒸发，煤粒结团煤挥发分析出后在
10、炉温作用下点火并燃烧，形成火焰产生半焦煤粒的内在水分和附着水发生水爆，伴随着水煤气反应，焦炭燃尽9、 精细水煤浆是指超低灰煤磨到10um以下，浓度为5055、粘度300cP的水煤浆五、 煤炭热解技术1、 热解：将有机物在缺氧或惰性气氛状态下加热，发生一系列的物理变化和化学反应，使之分解成成气体，液体和固体的热分解反应2、 煤的低温热解：固体燃料的加热过程-物理过程燃料有机质热分解过程-化学过程分解初次产物在固体燃料内部的扩散过程-物理过程初次挥发产物的二次反应过程-化学过程。3、 热解的四个阶段水及小分子气体的逸出（温度175200度）煤的热解（温度200度以上） 半焦化阶段（温度高于500度
11、） 焦化阶段（温度高于800度）4、 煤热解方法分类：气氛不同：a、惰性气氛b、加氢c、催化加氢热解温度：a、低温b、中温c、高温d、超高温热源不同：a、电加热b、等离子体加热c、微波加热方式：a、外热式b、内热式c、内外并热式料层密集程度：a、密相床b、稀相床物料运行方式：a、固定床b、液化床c、气流床d、流动床反应器的压强：a、常压b、加压热接速度：a、慢速热解b、快速热解热载体的类型：a、固体热载体b、气体热载体c、固体气体复合载体5、 煤热解中的主要化学反应：裂解反应、一次热解产物的二次热解反应、缩聚反应6、 快速加氢热解是以10000K/s以上的升温速率，在温度600900度和压力3
12、10Mpa的条件下，煤在氢气中热解，仅以数秒的短时间完成反应快速加氢热解优点热效率高，投资省六、 煤炭清洁燃烧技术1、 煤的燃烧过程：指煤中的可燃物成分与空气中的氧发生强烈的氧化反应并半岁着发热，发光的过程2、 煤炭燃烧步骤：加热过程中首先析出水分和挥发分的热解过程挥发分着火和燃烧固定碳或半焦着火和燃烧3、 煤表面的多想燃烧（1）氧气向煤粒表面扩散转移（2）氧气达到煤粒表面，并被吸附在煤粒表面上（3）被吸附的氧分子与相界面上的碳原子发生燃烧化学反应，反应产物吸附在煤粒表面上（4）反应产物从煤粒表面解吸（5）反应产物扩散转移，离开煤粒表面4、 粉煤的燃烧过程：粉煤气流的着火粉煤气流的燃烧粉煤气流
13、的燃尽5、 煤粉燃烧技术：强化煤粒和高温烟气的对流换热强化煤粉的高浓度集聚强化燃烧过程的初始阶段煤粉高效燃烧的其他新技术（高预热空气燃烧、脉动燃烧、催化燃烧、低NOX燃烧技术，二氧化碳再循环燃烧技术、生物质的混烧技术）6、 流化床燃烧优点：燃料适应性强易于实现炉内高效脱硫NOX排放量低燃烧效率高灰渣便于综合利用7、 循环流化床床锅炉：循环流化床燃烧与鼓泡流化床燃烧最大的区别是：在循环流化床燃烧中，布置有高温或中低温分离器，可将未尽燃的煤粒分离下来，经回送装置送回床层继续燃烧，另一主要区别是：鼓泡流化床燃烧的流化速度通常只有2.53.0m/s，属鼓泡流化床流动状态,而循环流化床燃烧的流化速度通常
14、只为310m/s，甚至超过10m/s8、 动力配煤中煤化参数的线性可加性：煤化参数有水分、灰分、挥发分、硫分、发热量、灰熔融性等指标9、 煤中硫的转化过程：有机硫的氧化：在氧化性气氛下，硫醇、硫化物全部氧化生成二氧化硫，在富燃料燃烧的还原性气氛下，有机硫转变成H2S或COSFeS2的氧化：还原性气氛，无机硫分解为FeS,氧化性气氛下，FeS2,可直接氧化生成SO2元素S的氧化H2S的氧化CS2和COS的氧化SO3的形成硫酸盐的形成9 常用的固硫剂石灰石、白云石、MgO、碳酸钠、干熟石灰粉等十二、煤的非燃料化利用技术1、 煤的非燃料利用途径：新材料化转化和精细化学品制备 煤基新材料 煤基精细化学
15、品2、 煤基新材料主要包括：煤基功能超细粉体材料煤基聚合物复合材料新型炭材料3、 煤基功能超细粉体加工技术主要采用机械粉碎法，常用的粉碎设备主要有气流磨、高速机械冲击磨、球磨机、介质搅拌磨、射流粉碎机等，其中，气流磨、高速机械冲击磨为干式超细粉碎设备，球磨机、介质搅拌磨、射流粉碎机，既可用于干式超细粉碎，也是常用的湿法超细粉碎设备4、 超细粉碎过程中的机械力化学变化主要包括：（1）被激活物料原子结构的重排和重结晶，表面层自发重组形成非晶质结构（2）外来分子在新生成的表面上自发地进行物理吸附和化学吸附（3）被粉碎物料的化学组成变化及颗粒之间的相互作用和化学变化（4）粉碎物料物理性能的变化。5、 表面改性：改性机理不同：物理改性法化学改性法物理化学改性法改性工艺不同：涂覆法偶联剂法煅烧法水沥滤法改性的性质、工艺和方法综合考虑分为：包覆法沉淀反应法表面化学法接枝法机械力化学法6、 分级方法：介质的不同：干法分级湿法分级超临界分级分级力场的不同：重力场
