適讀人群 :本書可供從事能源、燃氣、煤化工、煤炭綜合利用等有關(guān)生產(chǎn)技術(shù)人員、研究人員參考,也可作為化學(xué)工程與工藝專業(yè)、能源化工專業(yè)等相關(guān)專業(yè)參考用書。
本書是由中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所王建國所長親自為本書作序,大力推薦!
我國煤炭資源儲量豐富,以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)在今后相當長的時期內(nèi)不會有大的改變。煤的潔凈轉(zhuǎn)化是當前我國能源和煤化工發(fā)展的重要途徑之一。本書將作者及其團隊多年來在煤灰熔融流動特性研究成果進行了系統(tǒng)總結(jié),并借鑒國內(nèi)外全新研究成果,具有較高的學(xué)術(shù)水平和重要的使用價值,不僅豐富了煤灰化學(xué)理論,而且對氣化煤種的調(diào)變和氣化爐的設(shè)計、穩(wěn)定運行具有重要的指導(dǎo)意義,為煤化工行業(yè)的教學(xué)、科研和煤轉(zhuǎn)化技術(shù)的研發(fā)提供了有益的參考。
本書適合煤化工、化工、礦物材料等領(lǐng)域的科技人員、研究人員及技術(shù)人員參考,也可作為高校相關(guān)專業(yè)師生參考。
煤炭占我國一次能源的70%以上,煤的潔凈轉(zhuǎn)化是當前我國能源和煤化工發(fā)展的重要途徑之一。煤灰熔融性是氣化用煤和動力用煤的重要指標,是影響煤炭潔凈高效轉(zhuǎn)化的重要因素。煤灰熔融流動特性的可控調(diào)整成為了國內(nèi)外研究的熱點。
本書在探討煤氣化技術(shù)對煤質(zhì)特性要求的基礎(chǔ)上,對煤灰熔融特性的預(yù)測模型以及助劑、配煤、生物質(zhì)以及工業(yè)殘余物對煤灰熔融特性的影響及其調(diào)控機制進行了較為系統(tǒng)的論述。本書對煤灰熔融流動特性的可控調(diào)整、促進煤氣化技術(shù)的發(fā)展具有非常重要的參考價值。本書可作為化學(xué)工程與工藝專業(yè)、能源化工專業(yè)學(xué)生的參考教材,也可供化學(xué)工程、化學(xué)工藝(煤化工方向)研究生選用,還可作為從事能源、燃氣、煤化工、煤炭綜合利用等有關(guān)生產(chǎn)技術(shù)人員的參考用書。
本書的編著者多年來從事煤氣化與煤灰熔融流動特性的可控調(diào)整方面的研究,本書是多年科研成果的總結(jié)。在研究過程中,先后得到了中國科學(xué)院創(chuàng)新性項目(KGCX2-YW-397,多段分級轉(zhuǎn)化流化床煤氣化技術(shù)及中試研究)、煤炭轉(zhuǎn)化國家重點實驗室開放基金(J12-13-102,低階煤礦物質(zhì)演變對氣化結(jié)渣特性的影響)、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(XDA07050103,低階煤多段床氣化飛灰黏附特性的研究)、山東省自然科學(xué)基金(ZR2014BM014,調(diào)控煤灰熔融流動特性的氣流床氣化配煤研究)和山西省青年科技研究基金(Y5SJ1A1121,赤泥改變高熔點煤灰熔融特性的研究)的資助。研究生肖慧霞、馬修衛(wèi)、李振珠、李萌參與了項目的研究工作。本書的出版得到山東省“十二五”重點學(xué)科應(yīng)用化學(xué)資助項目(2011350-1)和山東省普通本科院校應(yīng)用型人才培養(yǎng)專業(yè)發(fā)展支持計劃項目的支持。
本書由李風(fēng)海和房倚天編著。第1章、第2章、第5章和第6章由李風(fēng)海編寫,第3章、第4章由中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所房倚天編寫。研究生尚慧、李秀秀、祖國晶、張燕婷和曲雅男參與了本書的校核工作,并且提出了一些良好的建議,河南理工大學(xué)的馬名杰教授對全書進行了審核。對于本書的出版,化學(xué)工業(yè)出版社的編輯給予了很大的幫助。
鑒于時間和能力所限,本書不妥之處在所難免,懇請讀者批評指正。
編著者
2017年6月
第1章煤氣化與煤灰熔融特性001
1.1煤氣化001
1.1.1基本化學(xué)反應(yīng)001
1.1.2三種煤氣化技術(shù)003
1.2煤氣化過程的影響因素與指標010
1.2.1煤氣化過程的影響因素010
1.2.2煤氣化指標022
1.3煤灰熔融特性023
1.3.1煤灰熔融流動特性概述023
1.3.2煤灰熔融流動特性的表示方法029
1.3.3我國煤灰熔融流動特性的特點033
本章小結(jié)034
第2章煤灰熔融特性的預(yù)測035
2.1BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對煤灰熔點的預(yù)測035
2.1.1BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型基本原理035
2.1.2預(yù)測模型中煤灰成分輸入?yún)?shù)的計算方法036
2.1.3BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型建立036
2.2BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的改進和優(yōu)化038
2.2.1基于GA-BP算法的氣化配煤灰熔點預(yù)測模型038
2.2.2蟻群前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測煤灰熔點模型041
2.3RBF網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型045
2.3.1Gaussian正則化方法045
2.3.2煤灰熔點預(yù)測模型的建立046
2.3.3模型訓(xùn)練048
2.3.4與傳統(tǒng)回歸公式的比較049
2.3.5相關(guān)性分析050
2.4基于支持向量機與遺傳算法的煤灰熔點預(yù)測050
2.4.1基于支持向量機與遺傳算法預(yù)測煤灰熔點的機理050
2.4.2煤灰熔點的支持向量機模型052
2.4.3實驗預(yù)測053
2.4.4分析與討論054
2.5基于偏最小二乘回歸的煤灰熔點預(yù)測055
2.5.1基于偏最小二乘回歸的煤灰熔點預(yù)測機理055
2.5.2PLS建模的過程056
2.5.3煤灰變形溫度PLS回歸模型的建立057
2.5.4計算結(jié)果與分析059
2.6基于液相線溫度的煤灰熔點預(yù)測061
2.6.1液相線預(yù)測煤灰熔點的原理061
2.6.2實驗部分061
2.6.3煤灰流動溫度預(yù)測公式的建立063
2.6.4煤灰流動溫度預(yù)測公式的對比065
2.6.5煤灰流動溫度預(yù)測公式的準確性檢驗066
2.7基于煤灰平均離子勢的煤灰熔點預(yù)測068
2.7.1實驗部分068
2.7.2結(jié)果和討論069
本章小結(jié)071
第3章助劑對煤灰熔融特性的調(diào)控072
3.1鎂基助熔劑對煤灰熔融特性的影響及機理072
3.1.1鎂基助熔劑對煤灰熔融特性的影響072
3.1.2鎂基助熔劑助熔機理073
3.2鈣基助熔劑對煤灰熔融特性的影響及機理075
3.2.1鈣基助熔劑對煤灰熔融特性的影響075
3.2.2鈣基助熔劑助熔機理076
3.3鉀基助熔劑對煤灰熔融特性的影響及機理079
3.3.1鉀基助熔劑對煤灰熔融特性的影響079
3.3.2鉀基助熔劑助熔機理080
3.4鈉基助熔劑對煤灰熔融特性的影響及機理081
3.4.1鈉基助熔劑對煤灰熔融特性的影響081
3.4.2鈉基助熔劑對煤灰熔融特性的調(diào)控機理082
3.5鐵基助熔劑對煤灰熔融特性的影響及機理084
3.5.1鐵基助熔劑對煤灰熔融特性的影響084
3.5.2FeS2對越南煤灰熔融特性的影響機理088
3.6硅基助熔劑對煤灰熔融特性的影響及機理091
3.6.1硅基助熔劑對煤灰熔融特性的影響091
3.6.2硅基助熔劑對煤灰熔融特性的影響機理092
3.7硼砂對煤灰熔融特性的影響及機理094
3.7.1硼砂對煤灰熔融特性的影響094
3.7.2硼砂對煤灰熔融特性的影響機理095
3.8復(fù)合助熔劑對煤灰熔融特性的影響及機理097
3.8.1復(fù)合助熔劑對煤灰熔融特性的影響097
3.8.2不同助熔劑對煤灰熔融特性的影響機理099
3.9耐熔劑對煤灰熔融特性的影響及機理101
3.9.1耐熔劑對煤灰熔融特性的影響101
3.9.2耐熔劑對小龍?zhí)逗置夯胰廴谔匦缘挠绊憴C理101
本章小結(jié)104
第4章配煤對煤灰熔融特性的調(diào)控105
4.1氣化配煤105
4.1.1氣化配煤的意義105
4.1.2氣化配煤的技術(shù)指標106
4.1.3配煤對水煤漿性質(zhì)的影響110
4.2二元配煤對煤灰熔融特性的影響117
4.2.1配煤對高熔點煤灰熔融特性的影響118
4.2.2配煤對低熔點煤灰熔融特性的影響124
4.2.3配煤對煤灰黏溫特性的影響130
4.3三元配煤對煤灰熔融特性的影響134
4.3.1原料特性分析134
4.3.2礦物質(zhì)組成分析135
4.4基于系統(tǒng)分類的配煤灰熔融特性140
4.4.1單煤的分類與性質(zhì)140
4.4.2T-φ法對混煤灰熔融特性的分析143
4.4.3混煤灰熔點變化的相圖分析145
本章小結(jié)148
第5章生物質(zhì)對煤灰熔融特性的調(diào)控149
5.1生物質(zhì)的種類與特性149
5.1.1生物質(zhì)的種類149
5.1.2國內(nèi)外生物質(zhì)能發(fā)展現(xiàn)狀150
5.1.3生物質(zhì)能源發(fā)展趨勢與重點技術(shù)發(fā)展趨勢156
5.2生物質(zhì)灰化學(xué)特性157
5.2.1生物質(zhì)灰的組成特性157
5.2.2生物質(zhì)灰組成對熔融溫度的影響158
5.2.3生物質(zhì)灰熔融溫度預(yù)測模型161
5.3生物質(zhì)對煤灰熔融特性的影響規(guī)律165
5.3.1不同生物質(zhì)與不同煤灰特性分析165
5.3.2生物質(zhì)對低階煤灰熔融溫度的影響規(guī)律166
5.3.3生物質(zhì)對高階煤灰熔融溫度的影響168
5.4生物質(zhì)對煤灰熔融特性的調(diào)控機理170
5.4.1生物質(zhì)調(diào)控褐煤灰熔融溫度機理分析170
5.4.2生物質(zhì)調(diào)控高階煤灰熔融特性機理分析175
5.5生物質(zhì)對煤灰黏溫特性的影響177
5.5.1原料特性分析178
5.5.2不同生物質(zhì)配比下煤灰黏度變化179
5.5.3硅酸鹽熔體結(jié)構(gòu)理論和礦物質(zhì)分析180
5.5.4臨界黏度溫度和最低操作溫度182
本章小結(jié)183
第6章工業(yè)殘余物對煤灰熔融特性的調(diào)控184
6.1工業(yè)殘余物概述184
6.1.1工業(yè)殘余物184
6.1.2工業(yè)殘余物的危害及再利用185
6.2污泥對煤灰熔融特性的調(diào)控186
6.2.1污泥的來源和分類186
6.2.2污泥的利用188
6.2.3污泥對煤灰熔融特性的影響189
6.3赤泥對煤灰熔融特性的調(diào)控209
6.3.1赤泥的來源、組成和利用209
6.3.2赤泥對煤灰熔點調(diào)控的實例213
6.3.3赤泥對高硅鋁煤灰熔融特性的調(diào)控機理研究215
本章小結(jié)220
參考文獻221