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2021封面文章（《煤质技术》）

来源：煤质技术

《煤质技术》创刊于1986年，双月刊。封面文章涵盖了煤炭发展的节能减排、生态保护、信息采集监控与管理、性能评价及研究等领域的最新研究成果。

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  • 基于支持向量回归的煤粉工业锅炉烟气氧含量预测

    作者(Author)： 杨晋芳

    摘要：锅炉氧含量优化对锅炉的效率和排放均有重要的影响。为了克服直接测量成本高、积灰后稳定性差的问题，提出使用间接测量法并基于支持向量回归模型以建立煤粉工业锅炉烟气的软测量模型。根据煤粉锅炉的燃烧工艺对现有的数据进行采集，通过F检验选择合适的变量，并对数据进行Z-score标准化；再基于控制变量、状态变量和两者合并，建立煤粉工业锅炉氧含量支持向量回归预测模型，并使用采集历史数据的70%对模型进行训练；最后使用采集历史数据的30%对模型的预测效果进行验证。结果表明，3种模型预测结果均符合真实值变化趋势，虽控制变量的调节及时显现在采集的数据中，但锅炉工况及氧含量需要一定的反应时间才可较为稳定地运行在新的状态，基于控制变量所预测得到的烟气氧含量与真实值差距较大，而状态变量与氧含量相对同步变化，因此，3种模型中基于状态变量的支持向量回归模型对烟气氧含量的预测最为准确，其可为工业煤粉锅炉燃烧系统优化提供指导。
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    煤质技术
    2021年第04期
    240
    84
  • 碳沉积时间对煤层气提纯用碳分子筛性能的影响研究

    作者(Author)： 傅翔

    摘要：通过制备合适孔径的碳分子筛可实现甲烷与氮的有效分离，借助变压吸附分离工艺提浓再利用将会使我国的煤层气资源利用率大幅提高。采用气相碳沉积法，以煤基活性炭为前驱体、甲苯为沉积剂，调节活性炭孔径制备不同性能的碳分子筛吸附剂，并考察碳沉积时间对制备的碳分子筛样品CH4/N2吸附分离性能以及孔结构的影响。结果表明:通过调整碳沉降时间，可改变CH4、N2在碳分子筛上的吸附量和分离选择性。饱和吸附容量和平衡分离系数均随着碳沉积时间的延长呈先增加后减小的趋势，在碳沉积时间50 min时饱和吸附量达到最大，CH4最大吸附容量达到1.41 mmol/g；在碳沉积时间70 min时，CH4/N2平衡分离系数达到4.74，碳沉积时间70 min性能最优；氮气吸脱附等温线表明碳沉积时间50 min~70 min时，可实现孔口的有效堆积并在缩小孔径的同时形成微孔炭材料。
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    煤质技术
    2021年第04期
    203
    99
  • 我国油页岩与煤共生资源分布及综合利用

    作者(Author)： 傅丛, 丁华, 陈文敏

    摘要：中国油页岩资源丰富，其为原油与天然气等化石燃料的后备资源与有效补充，作为战略储备能源具有巨大的潜力。结合油页岩的基本性质和工艺特性，汇总国内外有关学者的研究成果并分析我国与煤共生的油页岩资源分布特征，针对油页岩的有机质和无机矿物质的化学组成结构及其矿物成分、矿床原始物质来源、成矿时代及其沉积环境等进行深度剖析，探讨了油页岩的多种综合利用途径。结果表明:我国目前各地油页岩探明储量最多的依次为吉林、广东和辽宁三省，但全国其他19个省、自治区也都发现有不同储量的油页岩资源，其中大多数以含油率在10%以下的矿床为主。中国油页岩资源分布的特点是大多与煤共生且多分布在中生代的侏罗纪或白垩纪以及新生代第三纪的盆地内，单独赋存或生成于晚古生代的油页岩矿区均较少。我国油页岩从沉积环境成因角度大致可分为陆相油页岩及与海侵形成有关的海相油页岩，但多以陆相沉积为主。油页岩的基本特性是灰分、挥发分均普遍很高（在50%~70%），其发热量随灰分和水分的增高及含油率的降低而相应降低，有机质元素成分中的碳氢含量低于石油而高于一般低阶动力用煤。人类对油页岩的利用水平随着科学技术的进步而日益提高，目前中国油页岩资源较为经济可行的利用方法包括对含油率较高的油页岩可与煤共同开采并在矿区原位干馏或气化以获得油、气资源，与煤共生的油页岩非富矿床通常采用将煤、油页岩单独开采、分别或合并利用，而对于作为露天煤矿覆盖层的油页岩矿床则宜将其与煤配合作为发电、工业锅炉和窑炉的燃料且以选用循环流化床锅炉为宜。其灰渣可作为用于生产水泥及砖瓦、陶粒等建筑材料或用作生产分子筛、橡胶填料以及采空区的充填物等，从而充分发挥油页岩和煤的优势互补，使两者的有机质和无机矿物质均得到充分的综合利用。
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    煤质技术
    2021年第03期
    262
    126
  • 基于反射率及形态学参数的煤岩显微组分自动识别模式

    作者(Author)： 王越, 白向飞, 曲思建

    摘要：基于反射率及形态学参数建立煤岩显微组分自动识别的方法学和识别模式，可降低煤岩显微组分识别的主观性，为实现煤岩显微组分快速与准确测定提供技术支撑，以期有效促进煤岩显微组分自动识别技术的发展。对油浸反射光下煤岩显微组分的反射率特征和形态结构进行归纳，提出反射率信息的利用方法，并对均匀、突起、球形度、细胞结构等关键形态参数进行抽象描述，提出煤岩显微组分自动识别的方法；在此基础上以反射率、形态学参数(突起、细胞结构)和几何特征构建煤岩显微组分自动识别模式，提出煤岩显微组分自动识别技术的制约因素及发展方向。结果表明，以反射率和形态参数为主要参数的显微组分分类方法具有可行性，通过逐步分解分别建立单煤和混煤中显微组分的识别模式，组分识别的精度较高，制样缺陷、图像清晰度及细胞结构的划分对显微组分识别造成较大干扰。
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    煤质技术
    2021年第03期
    416
    132
  • 煤矿空压机余热综合利用系统优化设计研究

    作者(Author)： 杨允, 向艳蕾

    摘要：合理回收利用空压机余热是煤矿节能减排的有效方式，发展空压机余热回收利用技术对煤矿节能减排具有重大意义。建立空压机工作过程能量转化—传递模型并提议1种安全、高效、经济的余热回收方式，以此为基础综合考虑煤矿整体用热需求，提出了1种空压机余热综合利用系统，可用于解决洗浴水制取、建筑采暖、吊篮衣物烘干等多个用热需求。随后，利用基于模型的数学规划方法，构建了系统优化配置和运行模型，可实现对系统主要设备种类、容量、台数及运行规律的同步优化。最后，选取山西省晋城市某煤矿为案例开展应用研究，结果验证了计算模型和方法的可行性和有效性，同时表明与传统燃煤锅炉技术相比，空压机余热综合利用系统在经济、节能、减排等方面具有显著的优势，适合在煤矿推广应用。
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    煤质技术
    2021年第03期
    234
    155
  • 煤矿矿井水处理技术应用现状及前景分析

    作者(Author)： 王东升

    摘要：矿井水水质与地表水水质有明显差异，将矿井水净化处理后综合利用，既可避免矿井水外排造成的污染，又可以缓解矿区及周边地区供水不足的局面。分析了矿井水综合利用的必要性，介绍了含悬浮物、高矿化度、酸性、含特殊污染物矿井水等不同类型矿井水的处理技术。经过多年的技术研发和应用，煤矿矿井水处理技术日趋成熟，也存在处理效率低、处理成本较高等问题。针对煤矿矿井水的综合利用和矿井水交易，应出台相关政策给予支持和激励，建议通过税收优惠、财政补贴等方式以提高煤炭企业进行矿井水处理的积极性，从而综合提高矿井水的利用率。今后应加快矿井水处理技术研发及应用，提高自动化控制水平，结合用水需求结构建立合理的矿井水利用模式,健全矿井水标准体系。
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    煤质技术
    2021年第03期
    291
    260
  • 非常规天然气采出水梯级去除硬度实验研究

    作者(Author)： 李兰廷

    摘要：非常规天然气采出水中结垢离子含量较高，影响水质的深度处理和后续回用。综合利用化学法的低成本及高效的优势，结合离子交换法具有精细去除结垢离子的特点，研究非常规天然气采出水梯级去除硬度的影响因素，以期对采出水的实际深度除硬具有指导意义。采用混凝-絮凝化学法初步降硬、离子交换法深度除硬的技术手段进行梯级降硬效果研究，结果表明：化学法初步降硬时，水体pH=11、PAC添加量0.5%、搅拌速度为150 rpm、反应时间15 min，PAM添加量0.3%、搅拌速度100 rpm、反应时间15 min时，结垢离子去除效果较好，此时硬度去除率为84.96%。离子交换法深度除硬时，结垢离子在树脂上兼具离子交换和物理吸附双重作用，其饱和交换/吸附容量可达38.46 mg/g；动态硬度去除率随时间呈梯级下降趋势，进水流速越慢硬度去除效果越好。综合效果显示，采用化学法结合离子交换法的梯级处理技术可有效去除采出水中的结垢离子。
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    煤质技术
    2021年第03期
    182
    120
  • 神华煤直接液化残渣半焦表征特性分析

    作者(Author)： 徐春霞

    摘要：煤炭直接液化残渣的合理与有效利用，可提高液化过程的资源利用率及经济性，残渣半焦的表征特性对其后续利用有着显著的影响。以神华煤直接液化残渣半焦为研究对象并与其脱灰残渣半焦进行对比分析，采用能谱扫描电镜、X射线衍射仪及物化吸附分析仪等试验手段，考察神华煤直接液化残渣半焦及其脱灰残渣半焦的表征特征。结果表明:残渣半焦的主要组成部分为片层状结构和颗粒状结构，在片层状结构中分布有微米级圆形和椭圆形孔道及空隙，颗粒状结构较多，主要附着在片层状结构的外表面且成团聚状。脱灰残渣半焦的主要组成部分为片层状结构、颗粒状结构和植物细胞状结构，在植物细胞状结构中分布有微米级圆形和椭圆形孔道及空隙，颗粒状结构较少且成离散状。残渣半焦中主要含有碳、氧、铁、硫和硅，脱灰残渣半焦中主要含有碳和氧元素。残渣半焦和脱灰残渣半焦均含有芳香碳微晶和脂肪碳微晶，脱灰残渣半焦的芳香碳微晶层片定向程度更好，残渣半焦样品的尖峰确定为CaS、SiO2、Fe2O3。残渣半焦的比表面和孔容显著大于脱灰残渣半焦，脱灰残渣半焦较残渣半焦有更多的微孔，但脱灰残渣半焦的中孔显著少于残渣半焦，说明在脱灰过程中产生微孔。
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    煤质技术
    2021年第03期
    248
    105
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