煤粉产出机理介绍
煤层的地质特征决定了其在工程扰动等过程中会产生煤粉。煤层地质特征(如煤岩组分、无机矿物组分、变质程度、煤体结构等)是煤粉产生的基本条件,工程扰动(如压裂、钻井、射孔、排采等工程)是煤粉产生的诱导因素。
中高煤阶煤层脆而软,无机矿物组分含量高、且其中含有大量的粘土矿物,其附着能力较差,吸水膨胀易分散,受到外力作用后易从骨架颗粒脱落形成煤粉或者煤泥。
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中高煤阶煤层的渗透性一般比较差,渗透率一般小于1mD,对其进行压裂改造,增加煤层流体的渗流能力,扩大单井渗流半径,是煤层气开发的必然手段。煤层本身的物性特征决定其极易受到外界条件的影响,发生剪切破坏,产生大量煤粉,之后随着排采流体进入井筒,若不及时将其带出井筒,煤粉厂家,对煤层气的连续排采有很大的影响。
钻井过程中,钻具钻进的压力对井筒附近煤岩的物理破坏,钻井液冲刷也可能引起对煤层的化学伤害;射孔作业中,射孔弹的穿透对近井地带煤层冲击的物理破坏;压裂过程中,支撑剂、压裂液对煤层的机械打磨作用和压裂液对煤层的水敏等化学伤害,以及压裂过程中外界突增的压力必然引起煤层原有应力状态的突然变化,导致煤体骨架结构失稳,都能产生大量的煤粉。
在煤层气开发的排水降ya过程中,排采制度不合理,排采强度大、产气增速快,煤粉生产厂家,井底压力波动也会影响煤粉的产生。地层中流体的渗流方式主要为单相流动,在渗流过程中,流体对裂缝内壁具有一定的粘滞力,能够对煤岩产生剪切破坏;若粘滞力大于煤层本身的剪切强度,煤岩就会发生破坏。在生产过程中,若排采强度过大,即引起生产压差增速太快,近井地带的流体流动速度明显提高,因此,近井地带煤粉产出量明显高于远井地带;供液不足时,就会引起前期产生的煤粉在近井地带和井筒内大量堆积,造成卡泵等井下故障或者近井带渗透率的严重降低。此外,南京煤粉,煤岩经过多次应力改变后(比如频繁的排采制度变化、频繁的修井作业等引起的液面波动),会产生应力疲劳,即使受到较小的作用力也会引起煤岩的进一步破碎,不利于煤层气的稳定、连续排采。
我国是个产煤大国,以煤炭为电力生产基本燃料。我国的能源工业稳步发展,发电能力年增长率为7.3%,电力工业的迅速发展,带来了粉煤灰排放量的急剧增加,燃煤热电厂每年所排放的粉煤灰总量逐年增加,1995年粉煤灰排放量达1.25亿吨,2000年约为1.5亿吨,到2010年将达到3亿吨,给我国的国民经济建设及生态环境造成巨大的压力。另一方面,我国又是一个人均占有资源储量有限的国家,粉煤灰的综合利用,变废为宝、变害为利,销售煤粉,已成为我国经济建设中一项重要的技术经济政策,是解决我国电力生产环境污染,资源缺乏之间矛盾的重要手段,也是电力生产所面临解决的任务之一。经过开发,粉煤灰在建工、建材、水利等各部门得到广泛的应用。20世纪70年代,世界性能源危机,环境污染以及矿物资源的枯竭等强烈地激发了粉煤灰利用的研究和开发,多次召开国际性粉煤灰会议,研究工作日趋深入,应用方面也有了长足的进步。粉煤灰成为国际市场上引人注目的资源丰富、价格低廉,兴利除害的新兴建材原料和化工产品的原料,受到人们的青睐。对粉煤灰的研究工作大都由理论研究转向应用研究,特别是着重要资源化研究和开发利用。利用粉煤灰生产的产品在不断增加,技术在不断更新。国内外粉煤灰综合利用工作与过去相比较,发生了重大的变化,主要表现为:粉煤灰治理的指导思想已从过去的单纯环境角度转变为综合治理、资源化利用;粉煤灰综合利用的途径已从过去的路基、填方、混凝土掺和料、土壤改造等方面的应用外,发展到在水泥原料、水泥混合材、大型水利枢纽工程、泵送混凝土、大体积混凝土制品、较高的填料等一些较高化的利用途径。
煤粉燃烧有两个连续过程,即挥发分的挥发和燃烧及残余焦炭的燃烧。一般煤粉燃尽时间定义为焦炭粒子燃尽所需的时间。
煤粉颗粒加温挥发后,一般在较低的温度下即可与周围空气混合并迅速起火燃烧。在回转窑内,燃烧是由扩散控制的。故煤的挥发高低对燃烧速率的影响不大的明显。但是在分解炉较低的温度状况下,燃烧是受化学反应速度控制的,挥发含量不同的煤粉之间则存在明显差异。因此,对窑、炉燃烧器及燃烧环境的要求即有所差别。一般来说,回转窑内煤粉燃尽时间与煤粉粒径平方成正比,而在分解炉内仅与煤粉粒径成正比,因此窑内使用低挥发分煤时,煤粉细度影响相对较大。同时,火焰长度主要决定燃烧器的推力。
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