- 赵勇;
以煤焦油沥青(CTP)为碳源制备煤沥青基多孔碳(CPC)并将其作为电极应用于超级电容器，既能实现煤炭资源精细化、高值化以及清洁化高效利用，又能促进新能源存储领域的发展。基于近年来孔径结构调控、形貌设计、表面化学状态优化等各种合成、改性策略在CPC结构工程和超级电容器应用中被广泛研究，深入探讨3种工程策略的内在机制，分析对应方法与CTP中多环芳烃的组成、相和反应性以及CPC石墨化程度之间的关系，根据不同的制备技术总结并探讨近期用于超级电容器的CPC电极研究，对比分析超级电容器CPC电极的电化学性能及其作用机理，最后讨论在CPC电极制备过程在不同策略的局限性和未来趋势。研究表明：模板、活化法在调控CPC孔径方面存在局限性，未来研究应优先通过多手段协同利用实现煤焦油的精确分离，如应侧重于超临界萃取、空气净化和胶体结构控制等研究并选择更合理氧化剂、优化氧化条件以改性氧化过程；煤沥青基碳球和炭纤维的制备过程同样存在纳米尺寸不能精细调节的问题，也需进一步引入适当的表面修饰剂以降低表面自由能，或采用更高效的氧化稳定方法以维持形貌结构，未来的研究重点应侧重于探究多种杂原子在CPC电极中的协同效应；最终的研究目标为成本效益与性能兼具的CPC产品研制，并将其应用于超级电容器等新能源器件，未来可通过采用多种研究策略且在保证成本和操作性的前提下整合多种技术手段以实现终极研究目标。
2025年02期 v.40;No.259 1-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 2487K] - 杨承伟;
煤的矿物组成及分布特征对煤炭的利用效率具有显著的影响，基于利用矿物综合分析系统(TIMA)技术以表征煤中矿物的嵌布类型与解离度为煤炭微观研究的重要技术手段，通过TIMA技术可实现对煤中矿物的高精度、高分辨率分析，为煤的清洁高效利用提供科学依据。通过浮选试验，采用ICP-MS、XRD、XRF、SEM-EDS等矿物学测试方法，充分运用煤地质学、地球化学、煤岩学、矿物学、选矿学等学科的理论知识，选择华北赋煤区典型化工用煤为研究对象，探讨煤中矿物质的赋存形态、嵌布类型与解离度特征的关系。根据煤中矿物的嵌布粒度、粒度均匀度、嵌布均一度和共生组合关系等特征，划分5种影响矿物解离度/脱除率的嵌布类型，并用TIMA软件计算各种矿物的解离度。煤中矿物的脱除率与解离度的关系并不能用金属矿物选矿理论的单体解离度来解释，需要同时考虑矿物单体解离度和连生体解离度。浮选后矿物的脱除效果与矿物解离度的匹配度极佳。同时也探讨不同成煤环境对煤中矿物的空间结构特征、嵌布粒度和嵌布类型的影响，从地质角度阐释矿物脱除效果的控制因素。
2025年02期 v.40;No.259 13-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 2445K] - 贺树民;
由于气化反应温度和热力学平衡的限制为影响固定床气化反应的主要因素，因而在气化炉温度基本不变条件下的热力学平衡显得尤为重要，基于BGL气化炉煤气化过程的模拟与优化对气化炉的设计和指导工业生产具有重要意义。为了更加深入理解BGL气化炉煤气化过程以实现工艺参数优化及找到最佳操作点，结合BGL工业化气化炉装置实际运行，基于物料平衡和能量衡算以搭建Excell模型BGL气化炉的稳态煤气化模型，模拟出口气的组成与设计值并与实际运行值结果对比，两者误差在±3%以内，由此证明BGL热力学模型的准确性。基于该BGL热力学模型，对煤气化过程的主要参数进行优化。考察结果表明氧煤比、蒸汽煤比对粗合成气、冷煤气效率、比煤耗和比氧耗产生影响，即投煤量为38 t/h、氧气流量为11 000 Nm~3/h时，蒸汽与煤的最佳比例为0.29,蒸汽的最佳流量为11 000 kg/h。在此操作条件下考察CO_2返炉流量对气化炉的影响，随着CO_2返炉流量增大，CO体积分数逐步增大，H_2、CH_4体积分数降低，但有效气体(CO+H_2+CH_4)流量呈现逐渐上升的趋势。
2025年02期 v.40;No.259 24-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1596K] - 刘增斌;
由于燃煤工业锅炉经过湿法脱硫后烟气中含湿量大而造成余能浪费，直接接触式热泵通过取热工质和烟气直接接触后可对烟气中的水蒸气进行冷凝，大幅提高余热回收传热性能并有效降低排烟中SO_2、NO_x排放浓度，达到节能与减排双重作用。实验针对14 MW燃煤锅炉直接接触式热泵回收烟气余热能力与减排效果进行研究，即从喷淋流量及液气比、喷淋水与烟气温差、喷淋高度3个方面探究对传热性能的影响并分析相应的污染减排效果，采用正交分析法和敏感性分析，探讨烟气冷凝余热回收换热的影响因素，得到传热性能随各因素的变化规律。实验结果表明，随着液气比的增大烟气冷凝余热回收传热性能提高，随着喷淋水温的上升烟气冷凝余热回收能力大幅降低，喷淋高度提高可以有效提高烟气冷凝余热回收传热性能与污染物减排水平。
2025年02期 v.40;No.259 33-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1344K] - 冯东良;王斌;杨晓毓;宋文革;孙南翔;陈凡;张新元;
近年来我国动力煤产量维持高位稳定，动力煤的入洗率逐年提升，重介质分选工艺因其独特优势而在动力煤选煤厂中得到广泛应用，因而选煤厂重介质分选系统智能化作为煤矿智能化建设工作的重要组成部分，有必要搭建体系架构及制定相关标准以指导和规范选煤厂智能化重介质分选系统建设。为此从智能化重介质分选系统物理实现角度出发，提出智能化重介质分选系统建设的体系结构和基本要求，并对系统结构各层级的主要技术要求及相关配置进行规定，以期从标准层面为智能化选煤厂的建设提供指导，助推煤炭生产方式的变革。从设备单元层、智能管理层、智能决策层3个系统层次构建重介质分选系统智能化建设体系，其中设备单元层包涵监测单元、控制执行单元和智能辅助设备，智能管理层主要针对重介质分选的工艺过程进行控制和管理，而智能决策层主要实现分选过程的分析、计算和决策功能。未来选煤厂智能化分选系统建设应更注重系统的通用性、兼容性、可移植性和智能化水平，通过引入先进的人工智能算法、机器学习技术以及物联网、云计算和大数据技术，实现更加精准的分选控制和优化，同时加强与现有工艺的适配性和煤质变化的适应性，不断提升系统的技术水平和创新能力，有效推动煤炭行业的数字化转型和高质量发展。
2025年02期 v.40;No.259 40-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 1043K] - 常福军;孙海勇;李磊;柳金秋;
目前我国煤化工企业对烟煤、次烟煤、褐煤制备高质量水煤浆具有巨大的市场需求，但我国现下水煤浆制备技术仍存在未能彻底改变棒磨机制浆的粒度分布状态、无法适应高可磨指数煤种、煤浆浓度仍有提升空间和制浆能耗高的局限性，亟需对分形级配高浓度制浆新技术进行研究。针对现有制浆工艺投资及能耗偏高的问题，在“以破代磨”“预混成浆”及“颗粒整形”制浆理念的指导下，以神府东胜煤为原料，研究颗粒形态对煤浆性能的影响规律，开发分形级配高浓度制浆新技术并完成100 t/h原煤处理规模的工业试验，通过对装置负荷、水煤浆产品性能、土建投资和制浆能耗的对比分析新技术的优势。结果表明，水煤浆的性能直接与煤粉颗粒的形态相关，制备的物料圆形度越高、长径比越小则颗粒形态越好，制备的煤浆性能越好；新开发的分形级配高浓度制浆技术，将粒径>50 mm的原料煤经超细破碎机一次性破碎至<1 mm,粒度合格的煤粉再经过预混整形制备为成品煤浆，煤浆粒度、流动性及稳定性满足气化炉使用要求，分形级配工艺可拓宽煤种的选择范围、提升煤浆浓度并降低主设备装机功率、土建投资及制浆电耗。
2025年02期 v.40;No.259 46-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1550K] - 田陆峰;
为了解决粉煤灰高浓度浮选脱碳时存在的碳粒在粉煤灰中的分布不均、矿物表面能高、易团聚且浮选效率不佳的问题，应用表面活性剂的粉煤灰高浓度浮选脱碳工艺优化方法可为提高粉煤灰中碳组分的分离效率与质量提供理论支持。将粉煤灰与水进行混合以生成一定浓度的矿浆，再加入不同类型和剂量的表面活性剂，利用表面活性剂改变矿物颗粒的表面性质，通过对比不同类型的表面活性剂对高浓度粉煤灰浮选脱碳工艺进行优化，评估不同表面活性剂的性能。在测定煤样表面接触角时，当A1硬脂酸钠组的接触角为63.91°时其数值最低；在测定煤样的脱碳率和煤炭品质指数时，A2硬脂酸钠组的脱碳率为72.36%,煤炭品质指数为0.59,指数数值较高；在测定煤样的浮选效率时，A2硬脂酸钠组的浮选效率为85%,其数值较高。硬脂酸钠为阴离子表面活性剂，其对粉煤灰高浓度浮选脱碳工艺的优化效果最佳。
2025年02期 v.40;No.259 55-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1192K] - 常家瑞;刘卫东;刘彬超;赵辉;
煤气化是煤炭清洁高效利用的重要途径，水煤浆预热是提高煤气化能源利用效率的关键之一，基于导热系数是介质流动换热的重要基础参数且表征着其在稳态导热过程的导热能力，针对我国煤炭多样品种的煤质对水煤浆导热系数的影响研究具有现实意义。结合水煤浆样品制备，利用瞬态热线法测定不同煤质的导热系数，通过红外光谱、元素分析、XRD,研究煤质对水煤浆导热系数的影响，探究其灰分及石墨化程度对水煤浆导热系数的定量化关系。结果表明：在相同实验条件下煤浆导热系数与煤颗粒导热系数比值在1.2左右。煤质对煤的导热系数有显著影响，其中灰分和碳的石墨化程度是关键指标，灰分越高的煤种所制备的煤浆导热性能越高；原料表征石墨化程度的特征峰越强，石墨化程度越高，浆体导热性能越强。
2025年02期 v.40;No.259 61-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1145K] - 许斐;李敬亚;周思旭;柯文明;陆茂荣;孙尊强;
双通道胶带中部采样机的新型设计与实践研究有助于提高胶带中部采样机的适应性，即通道胶带中部采样机由13 mm通道和25 mm通道组成，在电气控制单元的控制下可实现13、25 mm两个通道的自动运行。结合双通道胶带中部采样机组成剖析，基于双通道胶带中部采样机工作原理，设计采样方案进行全水分适应性对比，并进行精密度核对与偏倚试验，即在某电厂进行双通道胶带中部采样机的实践。根据实践结果可知，13 mm通道可适应全水分18.0%以内的煤炭采制样，25 mm通道可适应全水分30.0%以内的煤炭采制样，双通道可以实现电厂来煤100%机械化采样。对双通道采样机开展精密度和偏倚试验研究，研究结论为：13 mm通道和25 mm通道的采样精密度均符合要求；13 mm通道干基灰分偏倚区间-0.116%～0.276%,全水分偏倚区间-0.186%～0.070%,25 mm通道干基灰分偏倚区间-0.159%～0.253%,全水分偏倚区间-0.191%～0.065%,全水分和干基灰分的偏倚置信区间均在可接受的偏倚范围内，采样机不存在偏倚。建议进行煤炭全水分在线检测技术的深入研究，实现双通道胶带中部采样机对湿黏煤自适应。
2025年02期 v.40;No.259 67-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1145K] - 毛光剑;王化阳;
对煤炭盘点技术在燃料管理中的应用进行探究，可改善盘点结果时常出现较大偏差的现象，从而降低煤炭储量管理的风险。为了提高煤炭盘点结果的可靠性，结合工作实践介绍煤炭盘点的操作程序，阐述盘点过程中密度测定、体积测量、存煤量计算等关键环节的操作要点，总结归纳煤场、筒仓、卸煤沟等储煤场所中煤堆的压力状态，并针对不同的压力状态给出适宜的堆积密度测定方法。结合具体试验数据分析不同煤炭品种堆积密度与碾压次数的关系，得出不同品种松散状态下的堆密度及可压性差异较大，强调煤堆积密度测定的复杂性，需对其进行综合评估确定。提出需对煤炭盘点技术在燃料管理中的应用进行系统研究，加大对煤堆积密度测定方法的研究并不断总结积累经验，为煤堆积密度的确定提供数据和理论支撑，同时还要加强对储煤场所的管理，升级煤堆体积测量工具并规范操作，全面提升盘煤工作的技术和管理水平。
2025年02期 v.40;No.259 73-78+84页 [查看摘要][在线阅读][下载 1075K] - 张博;
基于煤炭标准物质为煤炭量值传递的载体且具有不可或缺的作用，采用常温氧化和双氧水氧化2种方式对烟煤标准物质特性指标量值影响进行试验研究，以期对缩短烟煤标准物质制备周期、保障量值稳定、延长使用寿命等提供技术参考与支撑。结合原煤特性分析，研究氧化作用对工业分析、元素分析、发热量、黏结指数等指标量值的影响，剖析常温氧化条件下样品各特性量值的变化趋势、双氧水氧化处理后的样品常规指标及其黏结指数量值的变化趋势。结果表明：在常温氧化条件下，6种烟煤样品的灰分、挥发分、全硫、氢、氮测定结果随氧化时间的变化较小；发热量、碳、黏结指数测定结果随氧化时间的变化较大，总体表现出随氧化时间的增加而呈现先明显下降后趋于平缓分布的特征。在使用不同浓度双氧水的氧化条件下，样品的挥发分、全硫、氢、氮测定结果受双氧水浓度的影响较小；灰分、碳测定结果受低浓度双氧水的影响较小，但受高浓度双氧水的影响较大；发热量、黏结指数测定结果受不同浓度双氧化的氧化作用影响均较大；随着晾置时间的增加，不同浓度双氧水在氧化后的样品各特性指标量值变化均不明显。
2025年02期 v.40;No.259 79-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 1523K] - 罗彬彬;庞晴蔚;康希平;
基于轻量级YOLOv8的坩埚缺陷识别方法，可解决机器人智能化验系统中坩埚几何形态多样性显著、缺陷样本分布失衡导致的检测可靠性难题。首先基于DDPM的图像数据扩充增强策略，根据数据标签分布，实现坩埚图像数据的平衡扩充；随后为了更好地平衡网络模型的推理速度和检测精度，提出改进的YOLOv8坩埚缺陷识别算法，引入无参数注意力和自适应加权机制。实验结果表明，该方法的平均精度(mAP)为97.40%,单张图像的推理时间为1.20 ms。尽管推理速度比YOLOv11-n延迟0.2 ms,但当前通用目标检测方法中的轻量级方法检测精度居于最优，所提方法能有效应用于工业坩埚缺陷检测场景。
2025年02期 v.40;No.259 85-90+96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1450K] - 张国兴;王伟;吕景瑞;李冬军;杨勇;
由于传统无人化验系统中的振动给料方式存在效率低下和样品粒度离析等问题，煤质无人化验系统的新型定量取样称量装置设计可通过精确控制取样体积以减少样品离析，从而提高取样的代表性、准确性及称量效率，以期减少人工干预与操作风险并提高整个化验流程的效率。剖析无人化验系统组成及其传统称量的缺陷，介绍定量取样称量装置的结构原理及技术方案，研究设计1种定量取样称量装置，分析该定量取样称量装置的优势并通过精确控制取样体积以显著提升取样的代表性、准确性和称量效率。煤质无人化验系统定量取样称量装置采用封闭结构设计，有效避免样品离析，称量准确率极高，通过集成吸尘装置可清理残留煤样、避免样品交叉污染与混样以及增强环保性能，从而提升无人化验系统的综合性能。
2025年02期 v.40;No.259 91-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1217K] 下载本期数据