煤质特性研究专题

• 基于煤相分析的煤炭直接液化性能评价方法：以宁东煤田鸳鸯湖矿区延安组主煤层为例

  魏迎春;董博;曹代勇;贾煦;宁树正;张昀;李新;王鑫;

  为评价勘查阶段煤炭直接液化性能，采用“最差限制律”或“一票否决制”对直接液化用煤(烟煤)进行分级与评价。以显微煤岩组分为主线，结合煤质及地球化学特征，阐明煤岩煤质-煤相-直接液化行为之间的关系，提出基于煤相分析的煤炭直接液化性能评价方法，以宁东煤田鸳鸯湖矿区侏罗系延安组主采煤层为例，评价其直接液化性能。结果表明:不同沉积相控制下，单煤层煤相序列不同，河流相的2号煤层发育4个煤相旋回，湖泊三角洲相的6号煤层发育2个旋回;同一煤相旋回，不同煤层的煤岩和煤相参数变化基本一致，从下至上煤岩类型由亮煤或半亮煤变为半暗煤或暗淡煤，镜质组含量减少，惰质组含量增加，成煤植物由草本向木本过渡，沼泽水动力由弱到强，水介质总体上由还原转为偏氧化条件。潮湿草本沼泽相形成的煤适宜作为直接液化用煤;潮湿森林沼泽相形成的煤可作为加氢液化用煤;干燥森林沼泽相形成的煤不适宜作为液化用煤。基于煤相分析的煤炭直接液化性能评价方法，指出研究区2号煤层洗选后可作为液化用煤，而6号煤层不适宜作直接液化用煤。

  2026年01期 v.41;No.264 1-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 484K]
  

• 基于热模拟实验的煤化作用跃变分子结构演化规律研究

  李鹏鹏;王安民;冯一乙;王盛剑;何文婷;曾培林;冯思锦;鲍政宇;宾祥慎;初奕然;

  为从分子层面揭示煤化作用跃变特点，以新疆伊犁低阶煤样为实验样品，在250～600℃温度区间开展热模拟实验，运用傅里叶变换红外光谱(FTIR)与X射线衍射(XRD)技术，系统分析热模拟实验前后的煤分子结构演化特征。结果表明:热模拟实验共模拟出煤化作用的前3次跃变。第一次跃变发生于R_o≈0.6%附近，其特征为脂肪族侧链长度(CH_2/CH_3)降低，多类含氧官能团(芳香醚C—O—C、酚醚C—O、酯C—O—C、脂肪醚C—O—C和醇类C—O)含量占比升高，而羟基(—OH)与羰基(C=O)含量显著下降。与此同时，芳香片层间距(d_(002))、延展度(L_a)、堆砌高度(L_c)与堆砌层数(N_(ave))均出现不同程度的降低，反映出大量脂肪族侧链和不稳定含氧基团发生热解脱落，推动煤进入第一次煤化跃变阶段，与生烃起始点一致。第二次跃变出现在R_o≈1.4%左右，此阶段含氧官能团含量有所增加，而—OH、C=O以及脂肪族CH_2和CH_3则持续减少。对应的d_(002)明显减小，而L_a与L_c稳步上升，表明芳构化反应开始占据主导地位，脂肪结构向芳香结构的转化加速。第三次跃变位于R_o≈2.3%附近，其特征为多类含氧官能团含量下降，而—OH、羰基C O及脂肪族CH_2、CH_3含量占比相对上升;同时d_(002)、L_a、L_c与N_(ave)均出现下降。该阶段反映煤化作用进入以缩聚反应为主的高级演化阶段。

  2026年01期 v.41;No.264 12-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 355K]
  

• 不同煤阶煤样在地热水环境中的理化特征研究

  葛鹏;

  为揭示地热条件下不同变质程度煤样的结构演化与界面反应特征，选取气煤(GC)、焦煤(CC)和无烟煤(ANT) 3种典型煤样，在25℃和50℃条件下开展水煤反应实验。结合扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)及接触角测试等手段，系统分析了煤样表面结构、官能团组成及润湿性变化规律。结果表明，地热作用显著促进煤样表面由致密向疏松的结构转变，低阶煤孔隙发育、裂隙扩展最为显著。随温度升高，C—O与C=O等极性官能团含量增加，C—C结构比例下降，O/C比显著升高，表明热—水耦合作用强化了煤表面氧化与极性化过程。接触角结果显示，各煤样润湿性均随温度升高而增强，焦煤与无烟煤下降幅度最大，说明地热作用通过“结构松散化—官能团极性化—亲水性提升”的协同机制强化了水–煤界面反应。研究为深部煤层地热环境中煤–水反应活性、DOM释放动力及地下水碳迁移机制的定量描述提供了重要理论基础。

  2026年01期 v.41;No.264 20-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1966K]
  

研究论文

• 熔融结晶分离同分异构体的研究及进展

  李恒;

  熔融结晶是1种基于组分熔点差异和固液相平衡的分离技术，通过控制温度变化使目标组分从熔体中结晶析出，从而实现分离纯化。与传统的分离方法相比，熔融结晶具有能耗低、产品纯度高、分离效率高、操作条件温和等优点，尤其适用于分离沸点相近、热敏易变质、难以通过蒸馏分离的同分异构体。近年来，随着对熔融结晶研究深入理解和工艺的不断优化，该技术在分离同分异构体方面取得显著进展。笔者简述熔融结晶的基本原理和特点，介绍熔融结晶的不同技术类型，重点讨论熔融结晶技术在各种同分异构体分离中的研究，突出该技术在石油化工、煤化工、精细化工、聚合物单体提纯等领域的应用前景。最后，指出熔融结晶技术面临的挑战和未来的发展方向，旨在为熔融结晶在同分异构体分离领域的进一步研究和应用提供参考。

  2026年01期 v.41;No.264 28-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 143K]
  

• 加压富氧流化床燃烧传热特性研究进展

  张伊晨;段璐;陈嫄;王永英;

  富氧燃烧技术作为1种高效的CO_2捕集方法，在燃煤电厂中展现出显著的环保与经济优势。在此基础上，加压富氧流化床燃烧技术通过融合富氧燃烧与加压循环流化床技术，进一步拓宽燃料适用范围，同时显著提升燃烧效率与CO_2富集度，展现出广阔的工业应用前景。系统回顾加压富氧流化床炉膛内受热面与床层间传热特性的研究进展，重点剖析炉内气固两相流传热机制及其关键影响因素。研究表明:在密相区，系统压力的提升可显著强化传热过程;而在稀相区，高温条件下，辐射传热逐渐成为主导机制。此外，颗粒粒径分布与流化介质物性对传热特性的调节作用亦不可忽视。最后，对该领域未来的研究方向进行展望，以期为加压富氧流化床燃烧技术的工程放大与优化提供理论依据。

  2026年01期 v.41;No.264 37-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 362K]
  

• 基于炼焦煤吉氏流动度的炼焦特征温度研究

  张文成;王国辉;彭硕;

  选取70个单种煤作为研究对象并展开吉氏流动度试验，深入分析炼焦煤的炼焦特征温度。研究着重探讨炼焦特征温度对炼焦煤黏结性能、变质程度以及炼焦性能的影响，并剖析炼焦煤的结构特性以深入探究成焦机理。研究表明，炼焦特征温度之间有一定相关关系，在一定程度上反映炼焦结焦胶质体的产生、增加及固化的过程。炼焦特征温度区间ΔT_g与最大胶质层厚度Y和吉氏流动度lgMF的相关性显著，炼焦特征温度最大流动度温度T_m及固化温度T_s与挥发分V_(daf)和镜质组最大反射率R_(max)相关性显著，炼焦特征温度固化温度T_s与焦炭抗碎强度及焦炭反应性及反应后强度有着较好的相关性。炼焦特征温度在一定程度上能够反映炼焦煤的结构特性，对配煤炼焦具有重要意义。

  2026年01期 v.41;No.264 47-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 335K]
  

• 无烟煤煤矸石基础燃烧特性研究

  马强;陈隆;韩崇刚;孙宁龙;

  天地王坡煤矿生产无烟煤煤矸石，为将煤矸石焚烧处置，亟需研究基础燃烧特性。选取大块矸石和碎末矸石进行研究，无烟煤煤泥作为对比。研究结果表明:大块矸石和煤泥热值较高，超过10.3 MJ/kg，碎末矸石的热值极低;煤灰中SiO_2和Al_2O_3之和超过90%，软化温度大于1 500℃;大块矸石和煤泥的着火指数(T_d)、着火稳燃特性(R_w)和燃尽特性(R_j)相近，属于难以着火和燃尽的固体物料;对大块矸石和煤泥进行TG和DGT分析，大块矸石着火和燃尽温度分别为534℃和617℃，煤泥的着火温度和燃尽温度分别为430℃和500℃。采用Freeman Carroll法计算煤矸石的动力学参数，得到煤矸石挥发分热解反应级数为0.688，表观活化能为119 kJ/mol，指前因子为0.34×10~(11);煤矸石焦炭燃烧反应级数为1.87，表观活化能为189 kJ/mol，指前因子为1.56×10~(13)。

  2026年01期 v.41;No.264 54-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 233K]
  

• 气粉双燃料锅炉的燃烧特性和污染物排放研究

  王永英;

  以山东济南某热源厂70 MW天然气/煤粉双燃料热水锅炉系统为研究对象，系统研究神府烟煤、兰炭及天然气3种燃料的燃烧特性与污染物排放规律。采用对称布置的双锥燃烧器结构，结合空气分级燃烧与烟气再循环技术，分析不同燃料在不同负荷条件下的火焰形态、炉膛温度分布及NO_x生成特性。结果表明:燃料物化特性对燃烧过程具有决定性影响，兰炭因挥发分低(8.29%)、固定碳高(76.35%)的特性，燃烧高温区集中于炉膛中上部，上下温差达321℃;神府煤因挥发分较高(31.29%)呈现更均匀的温度分布(温差70℃);天然气燃烧则因均相反应特性以及烟气再循环技术的应用，形成中部高温区。NO_x排放分析显示:燃料氮元素的存在形态是影响初始排放的关键因素，神府煤、兰炭和天然气的未处理NO_x排放分别为580 mg/m~3、325 mg/m~3和113 mg/m~3(折算基准氧含量分别为9%和3.5%)。通过优化二次风/三次风配比实现空气分级燃烧后，3种燃料NO_x排放分别降低40%、31%和27%;当天然气燃烧采用22%烟气再循环率时，NO_x排放可进一步降至28 mg/m~3。研究结果证实双燃料锅炉系统兼具燃料适应性与低污染排放特性，为工业锅炉的低碳化改造提供理论和技术参考。

  2026年01期 v.41;No.264 60-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 205K]
  

• 煤液化沥青制备预焙阳极实验分析及影响因素研究

  孙鹏飞;

  预焙阳极是电解铝生产必需品，做好预焙阳极粘结剂选择和制备工艺对阳极质量将产生较大影响，通过对煤液化沥青和煤沥青2种粘结剂进行组成性质对比，煤液化沥青具有高软化点、高结焦值，低灰分、低QI、低硫、低苯并芘的优点，以煤液化沥青为粘结剂，通过提高与预焙阳极骨料混捏温度，直接作为电解铝用炭素粘结剂使用，经挤压成型焙烧后获得预焙阳极碳块，其体积密度1.53 g·cm~(-3)，耐压强度23.5 MPa，电阻率61.0μΩ·m，渗透性2.01 nPm，性能指标优于传统煤沥青。预焙阳极质量控制是1个非常重要的过程，影响预焙阳极质量的因素有很多，笔者对煤液化沥青组成及制备工艺对预焙阳极质量主要影响因素进行简单的分析介绍。

  2026年01期 v.41;No.264 66-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 199K]
  

• 配合煤奥阿膨胀度b值的预测方法

  刘洋;李东涛;曲世光;代鑫;赵鹏;郭德英;

  奥阿膨胀度能很好地反映煤的膨胀性能，是反映炼焦煤黏结性和结焦性的重要指标之一。但由于无法预测配煤的奥阿膨胀度指标，严重限制了该指标的有效使用。笔者以9种炼焦煤为基础，开展了二元、三元、四元、九元总计近300个方案的单种煤与配煤黏结性能指标的检测，研究了各指标之间的关系。发现二元配煤奥阿膨胀度b实测值不但与其加和值、初始软化温度T_1相关性强，而且与黏结指数加和值的相关性很高，从而将黏结指数加和值与奥阿膨胀度b的加和值引入奥阿膨胀度b的预测模型中，取得很好的效果。随后，在此基础上，进一步建立了三元配煤情况下的b值预测模型，并逐步成功地应用于四元乃至九元配煤情况下的奥阿膨胀度指标的预测，取得很好的效果。

  2026年01期 v.41;No.264 72-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 295K]
  

• 深度学习算法在机器人智能化验系统中的应用研究

  陈亮;李宁;张岚;张雷;

  针对传统煤质化验效率低、人工干预多、数据可靠性不足及设备趋势预警缺失等问题，笔者设计并研究了一套集成深度学习技术的机器人智能化验系统，以补全燃煤电厂燃料管控“最后一公里”。该系统可实现发热量、全硫、内水分、灰分、挥发分及碳氢氮元素等核心煤质指标的全自动检测，通过“常温区-高温区”物理隔离、独立机器人管控及“试验前-试验中-试验后”三级标煤验证机制，保障检测精度与数据真实性，同时实现检测数据不落地实时传输，规避廉政风险。为突破传统系统标煤插样固定化、趋势判断人工化的瓶颈，创新性引入深度学习技术:基于LSTM(Long Short Term Memory，长短期记忆网络)构建标煤智能插样模型，融合设备历史数据、实时运行参数与环境信息实现“按需插样”;基于CNN-LSTM(Convolutional Neural Network-Long Short Term Memory，卷积神经网络-长短期记忆网络)融合模型设计趋势预警模块，捕捉设备性能长期退化趋势。实验结果表明，与传统固定周期插样相比，智能插样模式日均标煤消耗量减少28.7%，设备漂移超差率从8.3%降至1.7%;趋势预警模块对全硫、发热量等指标的预警提前量达6～8 d，准确率超88%;经深度学习校正后，全硫、发热量检测偏差分别缩小至±0.018%、±0.03 MJ/kg。该系统实现了煤质检测从“自动化”到“智能化”的跨越，为燃煤电厂燃料高效管控提供可靠技术支撑。

  2026年01期 v.41;No.264 81-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 400K]
  

• 机器人煤质化验系统中快开氧弹结构设计及其性能研究

  高鹏;奇飞;李涛;王斐;张洪;林颖;张锋;

  针对机器人煤质化验要求，笔者提出了1种新型快开式结构氧弹，采用凸轮-卡箍耦合机构替代传统螺纹连接，显著缩短了氧弹开合时间和故障率。通过有限元分析，研究了氧弹在充氧压力、燃烧过程中瞬时高压及疲劳循环载荷下的应力分布和结构稳定性，并进行了水压变形实验、气密性检测，以及精密度和准确度检验。实验结果表明，选用20Cb-3镍铬钼高合金钢制造的新型快开式氧弹，使用10年其塑性垮塌失效评定、局部失效评定、防止循环载荷引起棘轮失效评定、防止循环载荷引起疲劳失效的评定都合格;快开式氧弹平均开合时间均为5 s，仅为单头螺纹氧弹16%、三头螺纹氧弹30%，显著降低了操作者的劳动强度，提高了机器人开合氧弹的成功率。此外，与传统螺纹连接氧弹相比，新型氧弹在量热仪测定精密度和准确度都没有明显差异。本研究为机器人煤炭检测技术的发展提供了技术支撑。

  2026年01期 v.41;No.264 91-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1169K]
  

• 燃料智能化管控赋能燃煤成本精细化管理研究

  邵财原;刘雄志;刘其常;杨进;景磊;王雪;张学涛;

  在全球能源转型加速的背景下，火电企业面临燃煤成本高企与煤质管理复杂化的双重挑战。系统分析燃煤成本的采购、运输、储存等构成要素，针对传统管理模式存在的采购粗放、计量误差及过程管控缺失等问题，构建基于物联网、大数据及智能算法的燃料全生命周期智能化管控体系。该体系通过燃料采购智能化、数字化煤场管理和智能配煤掺烧等核心模块，结合跨部门数据协同机制，实现覆盖燃料采购、验收、存储到掺烧的全流程优化以及燃料全生命周期精细化管理，关键环节智能化应用成效显著，降低运营成本并提升经济效益。以具体发电厂为例，验证该体系在降低计量误差、提升煤质管理效率及减少储煤损耗等方面的显著成效，证实燃料智能化管控对火电企业实现煤质标准化管理与成本精细控制具有重要实践价值。

  2026年01期 v.41;No.264 100-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 337K]
  
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