煤粉產(chǎn)出機(jī)理介紹

　　煤層的地質(zhì)特征決定了其在工程擾動等過程中會產(chǎn)生煤粉。煤層地質(zhì)特征(如煤巖組分、無機(jī)礦物組分、變質(zhì)程度、煤體結(jié)構(gòu)等)是煤粉產(chǎn)生的基本條件，工程擾動(如壓裂、鉆井、射孔、排采等工程)是煤粉產(chǎn)生的誘導(dǎo)因素。

　　中高煤階煤層脆而軟，無機(jī)礦物組分含量高、且其中含有大量的粘土礦物，其附著能力較差，吸水膨脹易分散，受到外力作用后易從骨架顆粒脫落形成煤粉或者煤泥。

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　　中高煤階煤層的滲透性一般比較差，滲透率一般小于1mD，對其進(jìn)行壓裂改造，增加煤層流體的滲流能力，擴(kuò)大單井滲流半徑，是煤層氣開發(fā)的必然手段。煤層本身的物性特征決定其極易受到外界條件的影響，發(fā)生剪切破壞，產(chǎn)生大量煤粉，之后隨著排采流體進(jìn)入井筒，若不及時將其帶出井筒，煤粉廠家，對煤層氣的連續(xù)排采有很大的影響。

　　鉆井過程中，鉆具鉆進(jìn)的壓力對井筒附近煤巖的物理破壞，鉆井液沖刷也可能引起對煤層的化學(xué)傷害;射孔作業(yè)中，射孔彈的穿透對近井地帶煤層沖擊的物理破壞;壓裂過程中，支撐劑、壓裂液對煤層的機(jī)械打磨作用和壓裂液對煤層的水敏等化學(xué)傷害，以及壓裂過程中外界突增的壓力必然引起煤層原有應(yīng)力狀態(tài)的突然變化，導(dǎo)致煤體骨架結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，都能產(chǎn)生大量的煤粉。

　　在煤層氣開發(fā)的排水降ya過程中，排采制度不合理，排采強(qiáng)度大、產(chǎn)氣增速快，煤粉生產(chǎn)廠家，井底壓力波動也會影響煤粉的產(chǎn)生。地層中流體的滲流方式主要為單相流動，在滲流過程中，流體對裂縫內(nèi)壁具有一定的粘滯力，能夠?qū)γ簬r產(chǎn)生剪切破壞;若粘滯力大于煤層本身的剪切強(qiáng)度，煤巖就會發(fā)生破壞。在生產(chǎn)過程中，若排采強(qiáng)度過大，即引起生產(chǎn)壓差增速太快，近井地帶的流體流動速度明顯提高，因此，近井地帶煤粉產(chǎn)出量明顯高于遠(yuǎn)井地帶;供液不足時，就會引起前期產(chǎn)生的煤粉在近井地帶和井筒內(nèi)大量堆積，造成卡泵等井下故障或者近井帶滲透率的嚴(yán)重降低。此外，南京煤粉，煤巖經(jīng)過多次應(yīng)力改變后(比如頻繁的排采制度變化、頻繁的修井作業(yè)等引起的液面波動)，會產(chǎn)生應(yīng)力疲勞，即使受到較小的作用力也會引起煤巖的進(jìn)一步破碎，不利于煤層氣的穩(wěn)定、連續(xù)排采。

我國是個產(chǎn)煤大國，以煤炭為電力生產(chǎn)基本燃料。我國的能源工業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，發(fā)電能力年增長率為7.3%，電力工業(yè)的迅速發(fā)展，帶來了粉煤灰排放量的急劇增加，燃煤熱電廠每年所排放的粉煤灰總量逐年增加，1995年粉煤灰排放量達(dá)1.25億噸，2000年約為1.5億噸，到2010年將達(dá)到3億噸，給我國的國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)及生態(tài)環(huán)境造成巨大的壓力。另一方面，我國又是一個人均占有資源儲量有限的國家，粉煤灰的綜合利用，變廢為寶、變害為利，銷售煤粉，已成為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中一項重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，是解決我國電力生產(chǎn)環(huán)境污染，資源缺乏之間矛盾的重要手段，也是電力生產(chǎn)所面臨解決的任務(wù)之一。經(jīng)過開發(fā)，粉煤灰在建工、建材、水利等各部門得到廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)70年代，世界性能源危機(jī)，環(huán)境污染以及礦物資源的枯竭等強(qiáng)烈地激發(fā)了粉煤灰利用的研究和開發(fā)，多次召開國際性粉煤灰會議，研究工作日趨深入，應(yīng)用方面也有了長足的進(jìn)步。粉煤灰成為國際市場上引人注目的資源豐富、價格低廉，興利除害的新興建材原料和化工產(chǎn)品的原料，受到人們的青睞。對粉煤灰的研究工作大都由理論研究轉(zhuǎn)向應(yīng)用研究，特別是著重要資源化研究和開發(fā)利用。利用粉煤灰生產(chǎn)的產(chǎn)品在不斷增加，技術(shù)在不斷更新。國內(nèi)外粉煤灰綜合利用工作與過去相比較，發(fā)生了重大的變化，主要表現(xiàn)為：粉煤灰治理的指導(dǎo)思想已從過去的單純環(huán)境角度轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合治理、資源化利用；粉煤灰綜合利用的途徑已從過去的路基、填方、混凝土摻和料、土壤改造等方面的應(yīng)用外，發(fā)展到在水泥原料、水泥混合材、大型水利樞紐工程、泵送混凝土、大體積混凝土制品、較高的填料等一些較高化的利用途徑。

 煤粉燃燒有兩個連續(xù)過程，即揮發(fā)分的揮發(fā)和燃燒及殘余焦炭的燃燒。一般煤粉燃盡時間定義為焦炭粒子燃盡所需的時間。

煤粉顆粒加溫?fù)]發(fā)后，一般在較低的溫度下即可與周圍空氣混合并迅速起火燃燒。在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，燃燒是由擴(kuò)散控制的。故煤的揮發(fā)高低對燃燒速率的影響不大的明顯。但是在分解爐較低的溫度狀況下，燃燒是受化學(xué)反應(yīng)速度控制的，揮發(fā)含量不同的煤粉之間則存在明顯差異。因此，對窯、爐燃燒器及燃燒環(huán)境的要求即有所差別。一般來說，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煤粉燃盡時間與煤粉粒徑平方成正比，而在分解爐內(nèi)僅與煤粉粒徑成正比，因此窯內(nèi)使用低揮發(fā)分煤時，煤粉細(xì)度影響相對較大。同時，火焰長度主要決定燃燒器的推力。

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