211工程

发布者:系统管理员发布时间:2016-06-27浏览次数:315作者:

“211工程”重点学科建设项目:煤炭资源加工利用与洁净煤技术


一、计划建设内容

根据总体建设目标,“煤炭资源加工利用与洁净煤技术”项目分8个子项目建设。

表1 项目计划建设内容汇总表
序号子项目名称负责人
1干法分选与筛分试验研究系统陈清如、赵跃民
2高硫煤脱硫降灰研究试验系统谢广元
3颗粒高速动态分析系统陈清如、赵跃民
4精细水煤浆的制备与燃烧王祖讷
5煤转化基础研究实验系统魏贤勇
6型煤关键技术研究系统武建军
7燃料电池研究朱 红
8非线性化学理论在硫氧化动力学中的应用高庆宇


二、 项目建设取得的标志性成果

1.标志性成果名称 煤炭加工与洁净煤技术的理论、实验系统与应用技术。

2.标志性成果摘要 煤炭加工对解决燃煤型大气污染具有重大现实意义。通过本项目的建设和研究工作,创立了浓相高密度气固两相稳态流化理论、粒群透筛概率理论和旋流微泡柱浮选理论,以及水煤浆隔层堆积、空间位阻和熵斥力作用分散理论;建成了具有国际领先水平的干法分选试验系统、具有国际先进水平的煤炭脱硫降灰试验系统,以及国内外首创的精细水煤浆的制备与燃烧试验系统。 在此基础上开发了相关的应用技术。

3.标志性成果内容

1)应用背景与重要意义煤炭是我国的主要能源,煤炭提供了76%的发电能源和60%的化工原料。煤炭又是不洁净的能源,在开发利用过程中对环境造成严重污染。我国煤炭资源的特点是高灰高硫煤比例大,煤炭降灰脱硫难度大、干旱地区煤炭储量大(占全国总储量的三分之二以上)。煤炭入选比例低,大量原煤直接燃烧造成燃煤效率低下和严重的煤烟型大气污染。据统计,全国大气中80%的SO2和70%的烟尘来自燃煤。提高煤炭利用效率、减少大气污染的洁净煤技术已成为世界各国能源与环境协调发展的战略方向,已正式列入《中国21世纪议程》。煤炭资源加工利用与洁净煤技术项目对于提高我国洁净煤技术水平,有效利用煤炭资源,保护生态环境,节约水资源,实现国民经济持续发展具有重大现实意义和战略意义。

2)理论成果(1)创立了干法分选和干法筛分理论空气重介质流化床干法选煤理论突破了稀相低密度气固两相流化床的传统理论,开辟了矿物加工学科浓相高密度流化床高效干法选煤研究的新领域。提出了利用窄粒级加重质在低流化气速下创造三维空间密度均匀稳定流化床方法;提出不同粒级煤粉在流化床中的三级分布理论;建立了分选介质的动态平衡模型以及床层密度与煤粉含量的关联式;揭示了振动流化床及磁稳态流化床的细粒煤分选机理;揭示了双密度层流化床形成机理及粒子分离和混合的规律。 创立了粒群透筛概率理论,揭示了物料筛分过程的实质,突破了传统的单颗粒透筛概率理论。 建立了弹性筛面筛分理论和设计公式,揭示了弹性筛面克服堵孔的机理;揭示了单颗粒在筛面上运动存在周期分叉、倍用周期分叉、混沌运动规律;建立了粒群在振动筛面上随机运动规律;提出了潮湿细粒物料大振动强度筛分机可靠性设计理论。 上述研究成果近年来被国内外许多书刊引用,并得到了高度评价。1997年“空气重介质流化床干法选煤理论及发展”获国家教委科技进步(甲类)一等奖。 (2)发展了中心给料重介旋流器和浮选柱分选理论 研究了在中心给料圆筒重介旋流器内介质和矿粒在离心力场中运动规律,提出圆筒重介旋流器的分选理论,极大地改善了分选效果,旋流器的通过能力与使用寿命显著提高。揭示了射流式微泡发生器气泡粉碎和溶气析出的机理,开发出高效稳定的新型微泡发生器,为浮选柱的稳定运行奠定基础;通过微泡的高紊流矿化和柱内升浮矿化相结合、浮选和离心力场分离相结合,创立了新型高效的柱分选理论。该方法通过国家自然基金委组织的技术鉴定,并获得美国发明专利。(3)发展了水煤浆制备的理论建立了煤炭成浆性模型和评定指数,成功地用于预测煤炭制浆效果和优选制浆用煤;建立了级配新理论,提出了隔层堆积理论;建立了依靠立体障碍保持煤浆分散,依靠形成空间结构保持煤浆稳定的新理论。“中国煤成浆性的基础理论研究”获1998年教育部科技进步二等奖。

2)实验系统(1)建成了具有国际领先水平的干法分选与筛分中试系统该系统包括空气重介质流化床分选系统和干法筛分系统,拥有先进的测控手段,可进行工艺参数测试、半工业性试验等。系统还配备了双光纤测量仪、DASTAR数据采集系统等,可用于气固流化床流化特性、气泡行为、床层压力、浓度动态信号的采集与处理的研究。该系统可实现50-6mm煤炭的有效分选,Ep 值达0.05,为承担国家级项目的基础研究、技术开发提供有力的支撑条件。(2)高硫煤脱硫降灰研究试验系统建立了以三产品中心给料圆筒重介旋流器、旋流微泡浮选柱、精煤压滤机为核心的具有国际先进水平的多功能实验系统。该研究系统为煤炭深度脱硫降灰的基础研究、先进的高硫煤度脱硫降灰工艺开发提供了技术支撑,为相关设备的大型化、系列化及选煤厂整体工艺优化提供了技术依据。(3)细水煤浆的制备与燃烧实验系统建立了属国内外首创的煤炭深度物理加工连续性小试生产线和煤浆燃用实验系统。该系统为生产超低灰精煤和精细水煤浆以及精细水煤浆不同方式燃用技术基础研究提供了技术支撑,为实现我国的精细水煤浆代替柴油燃烧战略创造条件。

3)应用技术 (1)空气重介质流化床干法选煤系统和干法筛分设备在气-固稳态流化理论的指导下,发明了空气重介质流化床选煤方法及分选机,1996年获国家发明三等奖,并在世界上首先实现工业化,“九五” 国家科技攻关项目“150 t/h大型空气重介质流化床干法选煤系统和设备”于2000年12月通过验收。 空气重介质流化床干法选煤方法和分选机为我国严寒缺水地区和易泥化煤炭的分选开辟了有效途径。在粒群透筛概率理论及弹性筛面筛分理论的指导下,研制出琴弦概率分级筛和XCS弛张筛,并在工业上推广应用。 (2)高硫煤洗选脱硫降灰工艺与设备重力选和浮选相结合是高硫煤脱硫降灰的有效途径。中心给料重介旋流器、旋流微泡浮选柱以及隔膜快速精煤压滤机构成的工艺系统已成为我国煤炭全粒级深度脱硫降灰的理想工艺,目前已建成三座高硫煤脱硫示范选煤厂,年创经济效益3000多万元。各种规格的旋流微泡浮选柱已在全国推广近60台,年经济效益5000多万元。(3) 水煤浆制备成套技术水煤浆技术日趋成熟,已建成了由我国自主开发的制浆技术和专用设备的100万吨/年大同制浆厂和其它8座制浆厂,增收节支近3亿元,被国家科技部列为国家重点推广项目。“


三、 十五”211工程建设

1、项目建设整体目标通过项目的建设,把本学科建设成解决我国煤炭加工与洁净能源工程重大理论和关键技术问题的基地,特色研究方向达到和接近国际领先水平,高层次的人才培养质量与国际水平相当;创造条件建设省级(或国家级)工程研究中心。


2、主要建设内容及具体指标

1)主要指标在细粒煤干法分选理论和技术方面达到国际领先水平,在煤炭高效净化理论及应用方面取得重大研究成果,并达到国际先进水平,在超净煤代油气化与煤炭高效利用方面达到国内领先水平。

2)主要建设内容(1)细粒煤干法分选理论与技术建设外加力场流化床细粒煤分选试验研究系统,研究解决6mm以下细粒煤的流化床干法分选理论与技术问题。通过项目的建设,建立外加力场干法分选理论,其研究成果达到国际领先水平。建设微粉煤的摩擦电选燃前脱硫降灰研究系统,研究解决燃煤电站微粉煤炉前脱硫降灰的理论与技术问题,其研究成果达到国内领先水平。建设干法深度分级研究试验系统,研究细粒煤炭粘附作用机理,解决物料堵孔的途径,创立新的深度分级理论。(2)煤炭高效净化理论与技术建设煤炭深度净化研究系统,研究煤炭超净化制备技术。通过项目的建设,建立微细粒梯级优化分选理论,其研究成果达到国际先进水平。建设选煤调质洁净燃烧研究系统,研究调质添加剂的组成对煤的燃烧特性的影响,以及燃烧方式和条件对脱硫的影响。并深入进行理论研究和技术设备的开发,建立煤炭调质洁净燃烧理论。建设煤炭加工过程模拟及优化控制试验研究平台,对加工过程进行模拟和优化控制,开发相关的专家系统。其研究成果达到国内先进水平。(3)超净煤转化与煤中可溶物分离理论与技术建设超净煤代重油直接气化研究系统,研究解决超净煤代重油气化的问题,通过项目的建设,建立超净煤油混合气化燃烧理论,为超净煤的高效利用和代油气化技术提供相关理论和技术支撑。其研究成果达到国内先进水平。建设煤中有机可溶物分离与提取研究测试平台,研究解决煤中有机可溶物的分离、提取工艺和技术。为开发煤炭高附加值产品开辟新途径。(4)二次资源的高效分离与加工技术建设电子、电器等废弃物涡流分选和磁流体分选研究平台,研究解决电子废弃物的高效分离加工问题。通过项目的建设,形成电子电器废弃物的无害化处理技术。其研究成果达到国内先进水平。建设高性能窄微孔碳质吸附剂制备及气体分离研究平台,研究解决高性能碳质吸附剂的制备技术,主要性能指标接近或达到国际先进水平。(5)煤炭生物与化学处理技术建设煤炭微生物脱硫研究试验系统,主要研究煤炭生物脱硫菌种的选育和改良,煤脱除有机硫的生物反应机理和反应动力学,生物脱硫的电化学强化机制。通过项目的建设,形成煤炭生物脱硫新方法,其研究成果达到国内先进水平。建设煤炭脱硫副产物的生物还原研究平台,主要研究硫酸盐还原菌的选育与反应机理,生物还原工艺系统,以及生物还原反应与分离设备,解决脱硫副产物产生的二次污染问题。建设炼焦化学品的生物催化转化研究系统,以炼焦煤中多环芳香化合物为原料,在分子设计的基础上实现分子组装,定向合成结构可控的具有生物活性的染料、农药和医药等精细化学品。建设燃料矿石中杂元素化学调控理论研究平台,主要研究解决燃料矿石中杂元素的氧化化学动力学问题。通过项目的建设,提出煤加工中某些杂元素调控的一般理论,通过煤的组成和结构研究,选择典型煤的含杂元素模型化合物,进行动力学及其调控研究,建立硫价态调控的动力学理论,并实现煤矸石的化学高效利用。

3)预期的标志性成果(1) 细粒煤复合力场干法分选理论与技术;(2) 煤炭生物、化学处理与超净煤制备技术;(3) 油煤混合气化与煤炭调质燃烧技术。

4)学术队伍建设与学术交流(1)学术队伍建设“十五”期间新增博士生导师5人,教授12人,青年教师中有博士学位的比例达到70%,硕士学位比例达到90%。培养2-3名在国内外有影响的学术带头人,并形成合理的学术骨干梯队。(2)学术交流“十五”期间主办国际或国内学术会议3至5次;出国讲学、进修10人次;邀请国外学者合作科研或讲学10人次,出版专著20-25部,发表高水平学术论文850篇。加强与国外的信息与图书资料交流。准备筹办召开第十届全国选煤大会和第十六届国际选煤会议等。

5)基地条件建设建成矿物加工创新人才培养基地;建成煤炭高效净化与转化的试验研究系统,形成对外开放的运行机制。

6)项目完成后的自身发展能力通过本项目的建设,能够为解决我国煤炭深度加工和高效洁净利用重大理论和工程技术问题提供有力支撑。在特色研究领域达到和接近国际领先水平,推进我国洁净煤技术的发展进程。培养高质量的高层次人才,争取建立矿物加工省级(或国家级)国家工程研究中心。加强基础理论研究、应用研究与工程开发,承担国家有关煤炭深度分选加工、转化和高效洁净利用技术方面的重大科研课题。 
3.项目建设经费本项目建设总经费1500万元。1、 大型设备及实验系统经费 1200万元2、实验室改造及配套经费 100 万元3、学术交流、人员培训所需经费 80 万元4、课程和教材建设、专著出版、文献资料等 120 万元


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