ISSN:1006-6772 

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煤化工VOCs排放与治理专栏

  • 以煤为原料的合成氨企业挥发性有机物排放特征研究
    Study on the emission characteristics of volatile organic compounds(VOCs)from coal-based ammonia plant

    刘丹;张鑫;张凤莲;孙永刚;王璐;郝郑平;

    为摸清合成氨工业生产过程中VOCs排放来源,核算行业排放量,笔者主要对煤化工中合成氨工业过程进行工艺全过程的排放特征的研究,研究内容包括生产过程中的有组织排放、车间逸散及厂界无组织排放等,用得出的排放因子进行排放量估算。研究表明,合成氨有组织排放以芳香烃和含氧有机物为主,硫回收工艺废气、尿素合成工艺废气、低温甲醇洗工艺段中CO_2闪蒸气废气、CO_2闪蒸排放气、尾气洗涤塔放空气中分别检出VOCs 36、19、26、21、20种。苄基氯、异丙醇、2-丁酮是合成氨VOCs排放的特征污染物。生产过程中产生的大量苄基氯可能是由α-氢侧键的芳香烃化合物转化而来的。合成氨的车间无组织排放特征与其所对应的生产过程排放特征具有一致性。从气化炉车间、尿素包装车间及酚氨回收车间中分别检出19、32、15种挥发性有机物。气化炉车间排放的VOCs主要为苄基氯,占比为23.16%;尿素包装车间主要为2-丁酮、乙酸乙酯、1,2,4-三甲基苯,占比达到49.58%;酚氨回收车间主要为醋酸乙烯酯,占比高达56.60%,这与酚氨回收的工艺过程中所使用的助溶剂有关。合成氨的厂界无组织各监测点的挥发性有机污染物特征均为:芳香烃>卤代烃>含氧有机物>烷烃,与各监测点所对应的生产过程排放特征具有一致性。运用排放因子法计算合成氨过程的总排放因子为75.02 g/t合成氨,硫回收13.66 g/t合成氨、尿素合成14.45 g/t合成氨、CO_2闪蒸气废气21.42 g/t合成氨、CO_2闪蒸排放气13.01 g/t合成氨、尾气洗涤塔放空气12.49 g/t合成氨。按此排放因子计算2015年内蒙某典型以煤为原料的合成氨生产过程中VOCs的排放量约为22.51 t。

    2019年06期 v.25;No.124 1-9页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 6137K]
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  • 现代煤化工企业VOCs排放源项解析及排放量核算
    Analysis and accounting of VOCs emission sources in modern coal chemical plants

    张凯;刘舒予;向杉;张延斌;陈梦圆;

    VOCs排放量核算是开展VOCs污染防控工作的基础,目前煤化工领域未有相关核算指南与规范出台,因此参考《石化行业VOCs污染源排查工作指南》,对西北某煤制烯烃项目VOCs排放源项进行识别,分别采用实测、物料衡算、模型/公式及排放系数等方法对各VOCs排放源项的排放量进行核算,并对比煤化工行业较石化行业在核算结果上的异同,旨在解析各源项VOCs排放的贡献率以及源项内部的排放情况,为现代煤化工行业VOCs排放核算及源项分析提供理论与实践基础,也为后续的VOCs管控治理提供参考。结果表明,该煤制烯烃项目有VOCs排放源13项,其中可核算排放源7项,VOCs总排放量为1 686.502 t/a;重点环节VOCs排放量贡献度分别为废水收集与处理29.46%、循环冷却水27.30%、储罐17.52%、设备密封点16.66%、燃烧烟气5.53%、工艺废气3.13%、装卸0.39%。相比于传统石化行业储罐是最大污染源项,煤化工行业中最主要的污染源项是废水收集与处理以及循环冷却水,其中废水收集过程占是废水收集与处理源项的94.67%。烯烃分离装置与2-PH装置是主要VOCs泄露装置,一端开放式阀或管线是煤化工行业主要的泄露密封点。甲醇罐区是储罐的重点泄露区域。建议煤化工企业主要对废水收集与处理和循环冷却水2个重点源项加强密闭管控,并设置废气收集与集中处理装置对不同特性的污染针对性处理。

    2019年06期 v.25;No.124 10-18页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 3103K]
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  • 现代煤化工行业VOCs排放在线监测系统标准研究
    Research on on-line monitoring system standard of VOCs emission in modern coal chemical industry

    王建兵;郭东芝;周昊;张延斌;贾建丽;竹涛;章丽萍;

    随着现代煤化工的快速发展,其生产过程中排放的大量挥发性有机物(VOCs)将对当前空气质量产生多重环境效应。但是目前对现代煤化工项目生产过程中排放的VOCs的认识还无法满足大气污染治理的管理和决策需求。针对这一问题,论文采用污染源源强核算的方法,对比分析了现代煤化工和石化行业VOCs排放特征;在文献分析和实地调研基础上,基于石化行业VOCs污染治理的成熟经验,分析了现代煤化工企业VOCs防控薄弱环节,探索跨越污染防控主要障碍方法。研究发现,废水集输、储存、处理处置过程逸散是现代煤化工企业VOCs最大排放源,与石化企业VOCs排放特征存在明显差异;排放底数不清是煤化工行业VOCs污染控制管理的主要障碍,建立在线监测技术规范指导现代煤化工行业固定污染源的VOCs排放在线监测,有助于提升整个行业VOCs污染防控水平。通过分析国内外固定污染源VOCs监测技术方法,基于我国固定污染源污染物排放在线监测的技术规范,研究建立了我国现代煤化工行业固定污染源VOCs排放在线监测技术系统,并阐述了该系统的组成和结构、技术性能、监测站房、安装、技术指标调试检测、技术验收、日常运行管理、日常运行质量保证以及数据审核和处理等方面的要求。该系统标准的研究为我国煤化工行业VOCs排放监测系统的建立提供了参考。

    2019年06期 v.25;No.124 19-23页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 1241K]
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  • 焦化行业VOCs排放特征与控制技术研究进展
    Research progress on VOCs emission characteristics and control technology in coking industry

    胡江亮;赵永;王建成;苗茂谦;

    挥发性有机化合物(VOCs)是空气污染物特别是PM2.5和O3的重要前驱物,不仅对环境造成破坏,也给人类健康带来威胁。我国是最大的焦炭生产国,2018年全国焦炭产量4.38亿t,其生产过程中产生的污染物治理受到极大关注。经过近些年综合治理,污染物的治理已经从常规污染物逐渐过渡到非常规污染物,从有组织排放类(硫、氮化合物)污染治理过渡到无组织排放类(VOCs、NH3)治理。因此,焦化行业VOCs作为无组织排放类非常规污染物的典型代表,进行其排放特征与治理集成技术研究具有重要意义。笔者详述了焦化生产过程中VOCs废气产生节点,指出化产回收和焦油加工是VOCs排放的重点工序;按产生原理和逸散形式对VOCs废气的排放方式进行了分类;进一步总结对比各工段的废气性质和排放总量计算方法,明确了焦化行业VOCs排放的四大特征:排放节点多、差异大、组分复杂、异味重。在研究排放特征的基础上,从有/无组织2方面,分析了各种治理技术在焦化行业应用的可能性和发展趋势,并给出选择污染控制最佳适用技术的依据;最后,以太钢焦化和陕西黑猫焦化VOCs治理技术为背景,介绍了2种VOCs治理技术在焦化厂的应用,同时深入分析了焦化行业VOCs排放特征,为制定基于改善空气质量为目标的焦化行业VOCs控制策略提供科学可靠的技术支撑。

    2019年06期 v.25;No.124 24-31页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 3876K]
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  • 焦化行业VOCs深度综合治理方案研究
    Research on deep treatment and control of VOCs in coking industry

    李兵;何硕;朱文祥;洪小伟;陈建军;彭悦;马永亮;李俊华;

    焦化行业作为煤化工行业的重要组成部分,随着我国VOCs减排行动的持续深入推进,焦化行业VOCs废气的深度综合治理势在必行。笔者简述了焦化行业VOCs废气的来源和组成,以案例形式研究了焦化化产废气和焦化污水处理系统废气的适用治理技术,明确了化产区域冷鼓、脱硫、硫铵工段废气"油洗+水洗+蒸汽加热+焦炉燃烧"治理,粗苯工段废气"负压回收"治理、苯储槽大小呼吸及装车逸散气"深冷冷凝回收+活性炭吸附真空脱附+装车蒸汽平衡"回收技术及污水处理系统废气"酸洗+碱洗+生物滤池+焦炭吸附"治理的工艺路线。焦化VOCs废气的深度综合治理对于提升大气污染防治水平,改善区域大气环境质量意义重大。

    2019年06期 v.25;No.124 32-38页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 5008K]
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  • 煤制油企业污水站恶臭异味VOCs废气处理研究
    Study on odorous VOCs treatment from wastewater treatment plant for coal liquefaction enterprises

    王永仪;张明祥;宿兵杰;

    为了解决煤制油污水站挥发的恶臭异味VOCs废气污染,通过对各开口的浓度较高的污水池如隔油池、气浮池、气化废水预处理池、综合调节池、水解酸化池、中间沉淀池进行密闭,密闭方式根据各处理池的情况采用玻璃钢拱形盖板、膜结构等方式,设置玻璃钢通风管道进行收集,并集中进行预洗-生物滴滤-活性炭保安吸附处理,最后经15 m高排气筒达标排放。投用后经实际测量,废气排放达到设计要求,满足国家大气污染物排放标准。

    2019年06期 v.25;No.124 39-42页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 1649K]
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述评

  • CFB锅炉低氮燃烧对炉内固硫影响研究进展
    Research progress on the effect of low-NO_x combustion on furnace sulfur fixation in the CFB boiler

    郝艳红;孟江涛;王菁;杨凤玲;程芳琴;

    随着火电厂烟气污染物排放标准的日益严格,循环流化床(CFB)锅炉多采用低氮燃烧技术在燃烧阶段降低NO_x的生成,但低氮燃烧应用会使炉内局部气氛,尤其是密相区的氧含量降低1%~4%,CO等还原性气氛增加1%~2%。固硫反应在不同氧浓度及还原性气氛条件下会表现出不同的反应路径,从而影响整个固硫反应速率和不同固硫产物的生成,导致最终固硫率的不同。因此CFB锅炉中引入低氮燃烧条件后会对炉内钙基固硫过程产生一定的影响。为了明晰低氮燃烧条件对CFB炉内钙基固硫反应的影响,保证燃烧中同时降低SO_2和NO_x的排放浓度,实现CFB锅炉中低氮燃烧技术与钙基固硫技术的耦合,综述了低氮燃烧反应条件对CFB锅炉炉内钙基固硫过程影响的研究现状,分别阐述了整个固硫过程中低氮还原性气氛及氧化-还原交变气氛条件对固硫剂煅烧、固硫剂固硫及固硫产物的分解转化3个不同反应阶段的影响。结果表明:CO_2浓度变化对CaCO_3煅烧影响较大且研究较多,气氛中CO_2的分压会直接减弱煅烧反应进行的程度;O_2和CO浓度变化对CaCO_3煅烧的影响未见报告,但从理论上推断影响较小,仍需进一步试验证明。在低氮燃烧形成的氧化-还原交变气氛下,炉内固硫反应过程变得复杂。氧气消失后,固硫率会降低20%左右,随着还原性气氛中CO含量的增加,固硫率还会进一步降低;随着CO等还原性气氛的增强,固硫产物CaSO_4稳定性降低,分解温度降低,CaS稳定性增强。但氧化、还原交变气氛下固硫产物的转化机制研究表明,当形成以CaS为内核,CaSO_4为外壳的固硫产物时,钙利用率和固硫效率会有所提高。可见,低氮燃烧气氛对硫化反应的影响具有不确定性。由于硫化反应的复杂性和固硫产物的不稳定性,目前尚无明确的针对不同固硫剂与反应温度和反应气氛的最佳匹配结果。因此,提出需进一步探究石灰石、电石渣等钙基固硫剂在不同氧浓度气氛及不同程度还原性气氛条件下的固硫反应机制,明确低氮燃烧条件对钙基固硫过程的影响,最终获得CFB锅炉低氮燃烧与炉内钙基固硫两者有机结合的优化反应条件,为实际生产提供可靠的理论依据。

    2019年06期 v.25;No.124 43-50页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 2752K]
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  • 气体燃料再燃脱硝机理及工程应用进展
    Denitration mechanism and engineering application progress of gas fuel reburning

    王鹏涛;王乃继;梁兴;牛芳;

    气体燃料再燃脱硝技术能有效降低锅炉初始NO_x排放,针对气体燃料再燃脱硝机理及工程应用现状,分析了5个因素对再燃脱硝效果的影响规律,总结了国内外将气体燃料再燃技术用于锅炉改造中的典型示范工程及运行效果。气体燃料再燃脱硝的本质是烃类物质受热分解产生相关基团,这些基团与NO_x碰撞生成相应的含氮中间体,含氮中间体与还原性基团发生还原反应,最终将部分NO_x转化为N_2。具体表现为,甲烷再燃过程中主要生成CH_3中间体,其与NO的消减反应是脱硝反应的关键,而多碳烃类燃料再燃过程中生成HCCO中间体的过程,及其与NO的还原反应是再燃的核心。结果表明,再燃脱硝过程中再燃区停留时间、过量空气系数、温度均存在适宜的范围,再燃燃料组成和再燃燃料与NO_x的混合特性对脱硝效果有显著影响。增加再燃燃料和NO_x在再燃区的停留时间不仅有利于NO_x还原,也有利于再燃燃料的燃尽,但过长的再燃区停留时间不但不能增加NO_x还原率,反而会降低燃料的燃烧效率。最佳的再燃区停留时间为0.6~1.1 s,且进一步增加停留时间并不会增加脱硝效率。再燃区过量空气系数对再燃还原效率和燃尽特性有显著影响。再燃区最佳过量空气系数保持在0.85~0.90较为合适。提高再燃区的温度有利于提高再燃燃料的脱硝效率,再燃区最佳脱硝温度在1 000~1 100℃。再燃燃料的组成不同,对NO_x的还原效果不同,烃类物质再燃脱硝与其受热分解密切相关,在相同的再燃条件下,再燃脱硝性能与其受热分级速率完全相关,研究表明多碳烃类物质的存在可以显著增强再燃气体混合物的还原效果,且焦油和煤焦等物质的存在对NO还原反应有明显的催化作用。另外,气体燃料再燃脱硝过程不仅受到化学反应难易程度的影响,还与再燃燃料在高NO_x浓度区的扩散过程相关,强化再燃燃料在再燃区与NO_x的混合特性也有利于提高脱硝效率。美国、欧盟和日本等国家针对电站锅炉再燃脱硝的研究和工程示范工程起步较早且获得了较显著的效果,我国四川江油电厂天然气再燃技术改造示范工程同样证明了再燃脱硝的可行性及经济性。

    2019年06期 v.25;No.124 51-60页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 2423K]
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  • 我国煤化工标准现状及展望
    Status and prospect of coal chemical industry standardization in China

    王钦卓;杨永忠;

    我国煤炭资源丰富,煤化工技术是重要的能源战略需求之一。我国现已形成以煤焦化、合成氨等为主的传统煤化工产业和以煤气化、煤液化为核心的煤制天然气、煤制油、煤制烯烃、煤制芳烃等现代煤化工产业。完善的煤化工标准化体系有利于行业进一步发展,因此本文全面综述了煤化工标准化工作的研究情况,统计了我国煤化工领域现行和即将实施的国家及行业标准,重点从煤气化、煤间接液化、煤直接液化、煤制天然气、煤制甲醇、煤制烯烃、煤制芳烃、煤制乙二醇、煤制二甲醚等9个主要领域介绍了现代煤化工标准的制定情况并对新标准的制定提出建议。我国煤化工标准体系由基础标准、管理标准、产品标准和检验检测标准4大类构成。截至2019年1月,据不完全统计,我国煤化工领域已颁布实施国标、行标229项,其中,基础标准5项;传统煤化工领域标准154项,2019年1月后实施标准3项;现代煤化工领域标准70项,2019年1月后实施标准12项。传统煤化工标准类别覆盖较为全面,但应加快标准的修订更新工作以加速淘汰落后技术,助力化解产能过剩;现代煤化工标准工作虽然近年来有了长足的进展,但主要问题在于已颁布实施的标准多偏重检验检测方法类,而煤基产品类标准偏少且仅覆盖产业链少数主要产品,另外针对煤化工行业的环保、操作规程、技术装备、工程建设等标准空白较多。现阶段,标准化工作的任务仍以新标准的研发为主,应以煤化工产业的总体发展及相关国家政策为导向,加快单位产品能耗限额、取水定额、三废排放及治理、清洁生产等节能环保类标准以及装备技术类标准的制修订工作,通过标准的建立规范和引导产业绿色、健康发展。另一方面,在推进煤炭清洁高效利用技术相关标准建立的同时,应注重加强煤化工产业与发电、油气化工、钢铁、建材等其他行业的联系并建立相关的技术标准。未来在以政府为主导、企业团体协调配合的新型标准体系的支撑及"一带一路"战略的引领下,先进、完善的标准化体系将更好地助力煤化工产业的发展。

    2019年06期 v.25;No.124 61-70页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 3956K]
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  • 煤原位热解研究进展
    Research progress on coal in-situ pyrolysis

    张屿;马明明;孙鸣;马晓迅;

    煤热解是煤炭热转化利用中最初和必经的阶段,煤受热分解会产生煤气、焦油及半焦产品等,是目前我国化工原料和能源燃料的重要来源。由于一次热解是煤热解过程的重要步骤之一,大部分的煤热解产物都直接或间接地来源于一次热解,而一次热解产物的产率和性质直接影响到二次热解对目的产物的定向调控,故二次调控对提高煤热解产物产率具有一定的局限性。笔者提出了煤原位热解的概念,以提高煤热解产物产率为目的,从直接影响煤一次热解的角度出发,对煤不同的预处理方法,包括热预处理、水热预处理、溶剂溶胀预处理、离子液体预处理以及溶胀同步负载金属离子预处理等方法进行论述,并讨论了温度、压力、热解气氛、停留时间、粒径等工艺参数条件对煤原位热解的影响,最后对未来煤热解工艺技术的发展趋势进行展望,在继续探索煤热解机理的基础上,研究不同煤预处理方式与不同工艺参数条件的优势结合,同时发展对应的煤热解工艺技术,努力提高煤原位热解的产物收率,减少环境污染。

    2019年06期 v.25;No.124 71-77页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 1404K]
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  • 变压吸附法提纯煤层气中甲烷研究进展
    Research progress on the recovery of methane from coalbed methane by pressure swing adsorption

    张进华;曲思建;王鹏;李雪飞;李兰廷;车永芳;李小亮;

    低浓度煤层气直接排放既造成能源浪费,又带来严重的温室效应,变压吸附法提纯低浓度煤层气是解决煤层气排放的有效利用途径。总结了变压吸附技术对CH_4/N_2体系煤层气中CH4分离的研究进展,包括变压吸附分离机理和相应的变压吸附提纯工艺路线,分析了2种工艺的优缺点,讨论了多孔吸附材料,如活性炭、碳分子筛、沸石分子筛和金属有机骨架材料对CH_4/N_2吸附分离效果的研究进展和存在的问题。基于平衡效应分离的变压吸附技术,在CH_4/N_2体系分离实际应用中遇到瓶颈,原因在于现有吸附剂平衡分离系数太小,提浓幅度有限;其次,CH_4在平衡效应里作为强吸附组分被优先吸附,产品气必须通过抽真空的方式解吸获得,必须采取多级压缩和增加置换步骤,因而能耗相对较高。基于动力学效应的分离,可在塔顶直接获得富集的带压产品气;同时免去多级压缩的能量消耗,相对平衡效应分离具有显著优势,但需要在第一级加压,处理接近爆炸限浓度煤层气有一定安全隐患。活性炭吸附容量大,处理能力强,价格低廉,是一种典型的平衡分离型吸附剂,但分离系数较低,存在气体循环量大、效率低,提浓幅度窄等缺点,如何通过孔径调控和表面改性提高活性炭的平衡分离系数将是今后研究的重点。现有报道效果较好的动力学吸附剂主要以碳分子筛为主,但价格高昂,工业推广受限,选择合适的廉价原料、改变现有间歇式生产工艺、进一步开发高效、廉价的动力学/N2的重要方向。沸石分子筛会优先吸附CH_4,与动力学效应优先吸附N_2相反,降低了分子筛对CH_4/N_2的分离选择性。所以硅铝分子筛/钛硅分子筛多在分离高浓度CH4含量的天然气、油田气方面表现优异,针对低浓度煤层气CH_4的提纯应用较少,未见工业应用报道。金属有机骨架材料的出现提供了新的发展思路,但其在CH_4/N_2的吸附平衡和动力学研究以及变压吸附分离方面研究较少,还有待进一步深入研究,解决材料的稳定成型和放大仍是需要突破的技术瓶颈。未来变压吸附提纯工艺将是平衡效应和动力学效应的组合工艺,开发低压下变压吸附分离工艺将具有更好的经济性和安全性;低成本、大容量、高选择性吸附剂开发仍是未来吸附剂的重点发展方向;同时吸附剂寿命以及再生性能有待深入研究。

    2019年06期 v.25;No.124 78-87页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 2490K]
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  • 微生物降解煤产腐植酸及应用研究进展
    Research progress and application in microbial degradation of coal to produce humic acid

    衡曦彤;程娟;何环;曹清河;李成果;

    腐植酸是一种天然有机高分子混合物,广泛存在于自然界中,其中低阶煤矿物如褐煤、风化煤中含有丰富的腐植酸。介绍了我国矿物源腐植酸资源储备、区域分布、种类和性质,将传统的理化加工腐植酸方法与微生物法处理腐植酸进行对比,结合近年来微生物处理低阶煤矿物的现状,总结出可以降解低阶煤生产腐植酸的微生物种类(以放线菌、细菌和真菌为主)以及共培养的菌剂。阐述了矿物源腐植酸广泛的生产应用性,腐植酸作为土壤改良剂可以固定土壤中的重金属离子,吸附和促进降解农药、多环芳烃等有机物,减少重金属在植物体中的富集和毒害作用,减轻土壤污染状况;腐植酸作为一种有机生物肥料在农业生产中发挥作用,可以促进作物生长,增强作物抗逆性,改善农产品品质,提高化肥利用率,并改善耕作土壤结构,利于土壤中水、肥、气和热状况的调节,进而促进作物的根系发育,提高作物产量,实现农业可持续发展;在医药和石油工业领域方面,天然腐植酸具有止血、活血、抗菌、抗病毒、改善微循环、调节内分泌、提高免疫力等功效;腐植酸类钻井液产品也因其无环境污染、抗高温、阻垢性能高等特性逐渐受到欢迎。矿物源腐植酸在多种生产实践中得到应用且效果良好,但腐植酸基础产品种类偏少,不同地区来源和处理工艺对于腐植酸产品品质影响差异比较大,需要加强对矿源腐植酸的加工工艺、产品的理化特征、对土壤作用和生物作用效果等综合分析,因此腐植酸的区域化发展和复合化利用,特别是医疗方面的应用需要大力推进发展。微生物转化低阶煤炭资源生产腐植酸虽然具有工艺简单、低能耗、无污染等传统理化处理技术难以比拟的优点,但同时也存在微生物生长周期长和生产效率低等问题,进一步探究了解微生物作用于煤炭产生腐植酸的机理和调控途径是当前矿源腐植酸研究的重要方向。

    2019年06期 v.25;No.124 88-95页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 1327K]
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  • 水煤浆性能的影响因素及技术进展
    Influence factors and technical progress of CWS performance

    张孝雨;何国锋;李磊;陈浩;

    水煤浆技术是我国洁净煤技术发展中的重要分支,对提高我国煤炭资源的利用效率、减少煤炭利用过程中产生的污染、实现煤炭的高价值利用具有重要意义,是我国能源长效稳定发展的必然选择,符合国家政策导向和环保要求。随着水煤浆尤其是气化浆用量的扩大和节能环保要求的提高,化工厂对水煤浆质量的要求越来越高。但目前国内气化水煤浆普遍存在浓度偏低、流变性差、气化效果不理想等问题,降低了水煤浆气化炉效率,不利于企业降本增效和稳定生产。笔者基于水煤浆性能的评定指标,介绍了水煤浆性能指标的测定方法,并简要说明了水煤浆的浓度、黏度、稳定性、流态及流变性对实际生产的意义;重点介绍了煤质、添加剂、级配方式以及颗粒形态等因素对水煤浆性能的影响,为改善水煤浆性能指明了方向,强调了粒度级配对水煤浆浓度、流态及流动度改善的重要意义;总结了近年来水煤浆制浆领域的研究进展,包括对成浆用煤的复配、新型水煤浆添加剂的研发以及"以破代磨"新型制浆工艺的介绍,并对水煤浆技术的发展趋势进行了展望,包括新制浆工艺的开发和核心设备的研制、高效经济低阶煤水煤浆添加剂的研制、化工污泥和气化细渣等废弃物的处理以及水煤浆颗粒间作用规律和颗粒形态研究等。

    2019年06期 v.25;No.124 96-104页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 5598K]
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研究论文

  • 煤加压富氢热解及半焦气化特性研究
    Study on the characteristic of pressurized hydrogen-rich pyrolysis and semi-coke gasification of coal

    安斌;

    为研究加压固定床气化过程中热解区和气化区的反应,模拟固定床富氢气氛热解与半焦气化过程,利用加压富氢热解装置考察了压力、加热终温以及富氢比例对煤热解的影响,分析了各因素对热解影响的机理,以富氢气氛热解半焦为原料,通过加压热重分析仪进行试验研究,研究不同温度和不同热解半焦原料的条件下碳转化率与CO_2反应速率随时间的变化规律,分析富氢比例对气化反应活性的影响。结果表明:常压富氢气氛热解试验中,随着富氢比例的升高,提供大量H,H浓度增大,煤在热解过程中自由基会不断与H结合生成稳定组分,其中包括大量小分子的挥发物以及部分焦油析出,使半焦中挥发分降低0.69%,半焦收率降低4.8%;加压条件下半焦收率较高,半焦收率随压力的增大变化幅度不大,且没有明显规律,挥发分总体逐渐降低,但变化较小;随着终温的升高,挥发分析出量逐渐升高,伴随着挥发分析出,富氢氛围中的H将与自由基结合生成小分子结构而逸出,半焦收率与挥发分均逐渐降低;增加富氢比例能提高半焦的成熟程度,富氢比例由0增加到35%,H浓度增大,煤中小分子可迅速加氢生成挥发物,同时大分子也会加氢变为稳定结构,半焦挥发分降低了1.46%,半焦收率降低了2.50%;富氢热解能明显促进CO和CH_4的生成,在35%H_2时产量分别达到91.2和63.8 mL/g。由气化特性试验可知:提高气化反应温度,有助于提高富氢半焦与CO_2的气化反应性;富氢气氛与惰性气氛下热解半焦的气化反应活性相近,表明加氢热解能够提高焦油产率与焦油品质,同时对半焦的气化活性影响不大。

    2019年06期 v.25;No.124 105-110页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 5227K]
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  • 煤中典型矿物在高温下演变规律
    Evolution law of typical minerals in coal under high temperature

    邵徇;张凝凝;麻栋;丁华;

    煤中典型矿物可以分为6种:黏土矿物、硫化物、磷酸盐、碳酸盐、硫酸盐和其他矿物。煤中矿物在升温过程中的演变过程对煤灰黏温特性影响较大,因此煤中矿物构成对煤炭的应用范围和利用途径造成一定的影响。通过研究煤中主要矿物的构成和不同矿物组合在升温过程中的变化规律,可为气化原料煤的选择和调节气化用煤煤灰黏温特性提供参考。笔者阐述了煤中主要矿物在高温下的转化过程及其主要产物。将高岭石、伊利石、黄铁矿等8种矿物根据矿物特性分为3组,采用FactSage软件在1 000~1 600℃进行了模拟研究。计算过程中选择惰性气氛,每隔100℃进行一次计算,每个矿物均以1 mol的量参与计算,出现新的矿物或旧矿物消失的条件下,该温度点的矿物组成也进行模拟计算。研究结果表明,高岭石和伊利石组成的系统在1 600℃时仍存在莫来石,透长石在1 145℃消失,1 145~1 286℃生成了白榴石。黄铁矿、磷灰石、方解石、菱铁矿、石膏、石英组成系统生成的铁尖晶石在1 106℃消失,羟基磷灰石在1 455℃时消失。当8种矿物共存时,生成的羟基磷灰石在1 285℃时消失,莫来石在1 118℃时消失。1 448℃后固体大部分进入熔渣。莫来石是煤中典型的耐高温矿物,当煤灰中低熔点矿物形成熔渣后,可与莫来石反应生成低温共熔物,降低了煤灰中固体物质的含量,有利于改善煤灰黏温特性。

    2019年06期 v.25;No.124 111-117页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 1982K]
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  • 新型低氮旋流燃烧器NO_x排放特性
    NO_x emissions characteristics of a novel low-NO_x swirl burner

    龚彦豪;许鑫玮;王登辉;王学斌;谭厚章;牛艳青;惠世恩;李在让;刘愿武;

    为应对燃煤工业锅炉日益严苛的排放标准,提出了一种新型低NO_x旋流燃烧器,将煤粉预燃与燃烧器空气分级、炉膛空气分级进行耦合,通过改变燃烧系统的配风布置对煤粉预燃燃烧状态进行调整,研究了一次风率、内外二次风率、外二次风入射方式、循环风率和燃尽风率对NO_x排放特性的影响。结果表明:在试验工况下当一次风率从15.4%提高到28.7%,预燃室内氧气浓度增大,一次风携带的氧气可直接将煤粉热解释放挥发分中含氮化合物HCN、NH_3等中的N氧化为NO,NO_x生成量由284.4 mg/m~3逐渐增至326.7 mg/m~3。当内外二次风率比由0.46增大到1.4,NO_x排放浓度先下降后上升;由于内二次风量影响预燃室内过量空气系数和湍动强度,外二次风量影响炉膛内部主燃区煤粉发生燃烧反应的湍动混合强度,在二次空气配比变化的综合作用下,内外二次风率比为1.0时,NO_x排放值最低为211.2 mg/m~3。随着外二次风内部入射风量与端面入射风量比值由0增大到4.56,NO_x生成浓度先下降后上升;由预燃室端面入射的外二次空气射流边界较长,主燃区相对较大,燃烧整体较为均衡,而从预燃室内部入射的外二次风促进了预燃室出口气粉混合物在炉膛内与助燃空气的混合;当外二次风内部、端面射流风率比为0.25时,煤粉在预燃室出口区域的湍动强度提高,在局部还原性气氛下,NO_x生成浓度有最低值230.9 mg/m~3。当循环风率从0增大到30.6%时,内外二次风中氧气浓度降低,预燃室和炉膛主燃区还原性气氛增强,挥发分中含氮化合物HCN、NH_3等中的N迁移形成N_2的概率增加,NO_x排放量由250.7 mg/m~3逐渐降低到221.1 mg/m~3。随着燃尽风率由0提高到29%,NO_x排放值先减小后增大;燃尽风率提高时二次风率随之降低,内外二次风湍动扩散能力减弱,主燃区还原性气氛增强;燃尽风率进一步提高使得主燃区氧量不足,燃尽区氧化性氛围较强,大量焦炭和含氮化合物在燃尽区发生氧化反应,导致NO_x生成量增加;当燃尽风率为19.6%时,NO_x生成值最低为253.5 mg/m~3。整体上,当一次风率为17%~19%,内外二次风率比为0.8~1.0,外二次风由预燃室端面入射,循环风率为15%~20%,燃尽风率为19%~22%时,NO_x排放值为212~231 mg/m~3,相比试验工况下最大NO_x排放量下降29%~35%。

    2019年06期 v.25;No.124 118-125页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 5169K]
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  • 纳米CaO-Fe(Cp)_2复合催化剂对烟煤燃烧性能的影响
    Effect of composite catalyst of nano-scale CaO supported ferrocene on combustion characteristics of bituminous coal

    闫小川;张宝军;王调妮;樊喜兵;

    在煤炭催化领域,无机铁系催化剂易中毒,CaO分散性较差,为了提高催化效率,急需寻求一种新型有机-无机复合燃煤催化剂。采用高温煅烧氧化钙,二氯化碳溶液浸渍的方法制备负载率为85.46%纳米氧化钙负载二茂铁复合催化剂(CaO-Fe(Cp)_2),并对华亭东华镇煤矿烟煤的烧失率、热值释放率、硫释放率、灰分、灰融性等催化性能进行研究。纳米CaO-Fe(Cp)_2复合催化剂在烟煤燃烧过程中的催化性能明显优于单独添加CaO和二茂铁的煤样。500℃燃烧2.5 h时,添加纳米CaO-Fe(Cp)_2复合催化剂煤样烧失率比原煤提高24.95%,比添加1%纳米CaO煤样增加13.20%,比添加1%二茂铁煤样增加6.95%。添加纳米CaO-Fe(Cp)_2复合催化剂煤样的热值释放率比原煤增加27.16%,比添加1%纳米CaO煤样增加9.63%,比添加1%二茂铁煤样增加4.75%。添加纳米CaO-Fe(Cp)_2复合催化剂煤样的硫释放率比原煤降低5.87%,比添加1%纳米CaO煤样增加3.98%,比添加1%二茂铁煤样降低9.92%。添加纳米CaO-Fe(Cp)_2复合催化剂煤样的灰分比原煤降低10.58%,比添加1%纳米CaO煤样降低13.50%,比添加1%二茂铁煤样增加4.28%。研究表明:纳米CaO-Fe(Cp)_2复合催化剂在煤炭中分布均匀,增大了与煤炭分子的接触面积,增加了反应活性,加快燃烧速率,促进硫释放,降低了灰分,在催化初期缓慢释放Fe_2O_3,避免催化剂中毒。二者协同催化作用,具有良好的催化助燃和节能环保作用,是一种新型高效燃煤催化剂。

    2019年06期 v.25;No.124 126-131页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 2560K]
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  • 准东煤及其混煤燃烧与结渣特性
    Combustion and slagging characteristics of Zhundong coal and blended coals

    白杨;赵勇纲;徐会军;朱川;

    准东煤田是我国目前最大的整装煤田,煤质总体呈现中高水分、中高挥发分、低灰、低硫、低磷、中等热值、反应活性好等特点,是大规模煤化工、煤电气联产优质原料。但准东煤中较高的Na、Ca含量影响锅炉正常运行,限制了准东高钠煤的燃烧利用,目前电厂主要通过掺烧低钠煤方式加以利用。为考察准东煤及其混煤燃烧与结渣特性,在五彩湾电厂采集了准东煤(ZD)和乌东煤(WD)等2种原料煤。采用热重分析仪研究30%、50%和80%等不同配比下混煤燃烧特性,并分析响应配比下煤灰特性变化规律。结果表明,准东煤混煤燃烧的DTG曲线有2个特征峰。随准东煤配比增加,混煤燃烧TG和DTG曲线向低温区移动,DTG曲线特征峰更明显;混煤燃烧特征温度逐渐降低,最大燃烧速率与综合燃烧特性指数先降低后升高,混煤灰熔融温度逐渐降低。准东煤相对乌东煤具有较高的碱性氧化物和较低的酸性氧化物含量,准东煤配比越高相应的SO_3、CaO、Na_2O的含量越高结渣倾向性更强。但部分指标并不能准确预测结渣强弱,如准东煤硅铝比为1.67,而乌东煤硅铝比为3.02,依据硅铝比判断结渣倾向性与事实不吻合。另外,煤中CaO含量大于30%后继续增加则灰熔融温度升高,是准东煤比乌东煤具有更高灰熔融温度的原因,随准东煤配比增加,混煤灰熔融温度呈明显降低趋势。燃烧结渣与沾污倾向指标主要有基于煤灰成分和基于煤灰熔融温度的指标,总结分析以往结渣与沾污预测指标结合试验结果认为:基于煤灰成分的碱酸比以及基于煤灰熔融温度的特征温度差值(FT-DT)是判别准东煤及其混煤结渣与沾污倾向性的理想指标。

    2019年06期 v.25;No.124 132-138页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 4368K]
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  • 630 MW机组新型无毒催化剂烟气脱硝性能试验研究
    Experimental study on flue gas denitration performance of a new non-toxic catalyst for 630 MW unit

    肖国振;

    在SCR脱硝系统中,脱硝催化剂性能的优劣极大地影响了脱硝效率。目前广泛使用的V_2O_5-WO_3/TiO_3催化剂不仅价格高昂,且失活后催化剂中的钒氧化物会对环境造成严重污染,因此需对传统催化剂进行改进。新型无毒脱硝催化剂以稀土金属氧化物为活性组分,该组分可降低对环境的污染程度。为了研究新型无毒脱硝催化剂在实际工程中的应用效果,以电厂8号机组为例,对机组SCR脱硝系统的脱硝效率、氨逃逸率和SO_2/SO_3转化率等进行研究,选择了360、500和600 MW三个运行负荷,每个工况下分别对A、B两侧进行采样检测。测试结果表明,SCR脱硝系统在3个运行负荷下的平均脱硝效率分别为82.31%、76.81%和81.58%;单层新型无毒脱硝催化剂的脱硝效率分别为52.34%、55.34%和57.14%,均大于保证值45%;在600 MW负荷下首层催化剂,即新型无毒催化剂的SO_2/SO_3平均转化率为0.38%,小于保证值1%;3个负荷下首层催化剂的阻力分别为96、117.5和153 Pa,均小于保证值200 Pa;平均氨逃逸浓度分别为1.26×10~(-6)、1.46×10~(-6)以及0.52×10~(-6),均小于保证值2.5×10~(-6)。360 MW下脱硝系统A、B两侧出口NOx浓度分别为38、46 mg/m~3;500 MW下脱硝系统A、B两侧出口NOx浓度分别为21、28 mg/m~3;600 MW下脱硝系统A、B两侧出口NOx浓度分别为27、31 mg/m~3。所有工况下脱硝系统出口A、B两侧烟气中NO_x浓度均低于超低排放标准要求,新型无毒脱硝催化剂可满足工业应用的要求。

    2019年06期 v.25;No.124 146-151页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 7285K]
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  • 火电机组烟气中CO在线测量方法对比研究
    Comparative and research on on-line measurement of CO in flue gas of thermal power unit

    郝剑;周佩丽;彭志敏;丁艳军;

    目前火电机组一般采用氧含量作为燃烧效率监测的参考量,而氧含量无法准确反映燃烧过程中风煤的混合情况,且氧含量的测量受空气影响较大,因此,在测量烟气中氧含量的基础上,结合对不完全燃烧产物CO的浓度测量,可提高燃烧效率监测的可靠性。针对目前常用的2种技术路线的CO监测仪进行了对比,即基于非分散红外(NDIR)取样式测量和基于可调谐激光二极管吸收光谱(TDLAS)原位式测量。NDIR取样式测量仪表将取样杆安装于省煤器出口后烟道内部,取样后的气体经过多级过滤、冷凝除水等预处理后进入分析仪进行NDIR测量;TDLAS原位式测量仪表将测量腔体安装于省煤器出口后烟道内部,烟气经过测量腔体前端过滤器后进入测量腔体内部进行TDLAS测量。测量结果表明:火电机组烟气中CO浓度具有变化幅度大、变化速度快等特点,基于NDIR的取样式测量由于取样路径原因导致延时时间长,而且其多级过滤、冷凝除水等预处理装置复杂导致系统维护量大,同时该仪表取样过程中由于气体的吸附或反应特性易引起测量结果失真;而基于TDLAS的原位式测量由于将测量腔体安装于烟道内部,取样路径短,响应速度快,能够及时响应CO浓度瞬时变化,而且该仪表采用一体式结构设计,系统稳定性高,维护量小,同时由于该仪表测量腔体在烟道内部,测量环境与烟道环境一致,可实现高保真测量。

    2019年06期 v.25;No.124 152-157页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 3008K]
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  • 臭氧催化氧化对固定床蒸氨脱酚废水COD去除效果研究
    Study on the removal effect of ozone catalytic oxidation on COD from the steam ammonia dephenolic wastewater in fixed bed

    张超;王吉坤;王宏义;李红伟;王立国;杜松;黄荣法;

    为了获得最佳的臭氧催化氧化工艺参数,采用1 t/h臭氧催化氧化装置利用单因素及正交试验法研究了臭氧通气量、臭氧浓度及催化剂投加量对COD去除效果的影响规律,确定了工艺条件的影响主次顺序及最佳工艺参数。最后在最佳工艺参数下进行连续试验80 h,进一步考察了最佳工艺参数下COD的去除效果。结果表明:3种工艺条件(即臭氧浓度、臭氧通气量、催化剂投加量)对COD去除率均有很大影响。通过单因素试验发现,随着臭氧通气量、臭氧、催化剂投加量增加,在同等条件下COD去除率越大,但相应的处理成本会增加,最终选择臭氧通气量为1.5 m3/h≤臭氧通气量≤2.5 m3/h,臭氧浓度为150 mg/L≤臭氧浓度≤250 mg/L,催化剂投加量选择为20 kg/t≤催化剂投加量≤30 kg/t。通过正交试验发现,3种臭氧氧化条件对COD去除率影响的主次顺序为臭氧浓度>通气量>催化剂投加量,验证了上述单因素试验结果,得到最佳工艺参数为:臭氧通气量2.0 m3/h,臭氧浓度250 mg/L,催化剂投加量30 kg/t。最后采用1 t/h臭氧氧化装置,在最佳工艺参数下对脱酚蒸氨后废水进行连续臭氧氧化试验80 h,COD去除率稳定在43.5%左右,反应后可生化性(B/C)稳定至0.4以上,减轻了后续生化处理的负荷及难度。证明臭氧氧化工艺实际应用效果良好。

    2019年06期 v.25;No.124 165-170页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 4746K]
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  • 煤粉对选矿废水中乙硫氮的吸附特性研究
    Study on adsorption characteristics of diethyldithiocarbamate in mineral processing wastewater by coal

    边岳;苏鑫;何红兴;杜丽伟;张静;

    为探究煤粉吸附剂对选矿废水中有机污染物的吸附过程,利用煤粉作为吸附剂用于选矿废水中乙硫氮污染物的吸附。研究煤粉吸附剂自身物理化学性质特点,并通过配制乙硫氮污染物模拟废水,研究煤粉投加量、吸附时间等吸附条件对吸附过程的影响,重点研究煤粉吸附剂吸附乙硫氮污染物的吸附等温线、吸附速率控制过程等。结果表明煤粉吸附剂表面结构复杂,具有丰富的孔隙结构和含氧官能团,是一种天然吸附剂。煤粉投加量和吸附时间是影响吸附效果的重要因素,随着煤粉投加量增加,溶液中乙硫氮去除率先增加后趋于稳定,吸附量不断减少;随着吸附时间延长,乙硫氮去除率和吸附量开始时增加比较迅速,吸附时间达到30 min后,去除率和吸附量均趋于稳定。乙硫氮溶液初始浓度50 mg/L,煤粉投加量5 g/L,振荡吸附时间30 min条件下,乙硫氮去除率达86.53%,吸附量为8.65 mg/g。利用Langmuir和Freundlich等温吸附模型拟合煤粉对乙硫氮的吸附行为,Freundlich等温吸附模型更加符合该吸附过程,说明其吸附行为是以表层为主的多层吸附。利用准一级动力学方程、准二级动力学方程和颗粒内部扩散模型进行吸附动力学研究,结果表明该吸附过程更加符合准二级动力学模型,吸附速率的控制步骤同时包含外部液膜扩散、表面扩散以及颗粒内部扩散过程,但以表面扩散为主导作用。

    2019年06期 v.25;No.124 171-176页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 5000K]
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  • 循环流化床垃圾炉积灰结焦机理及控制方法
    Mechanism and control method of fouling and slagging in circulating fluidized bed garbage incinerator

    袁野;郑妍;马凤明;池晓旭;时正海;孙献斌;高洪培;肖平;

    随着我国社会经济的发展和人民物质生活水平的提高,城市生活及工业垃圾越来越多。我国生活垃圾特点所导致的焚烧炉积灰和结焦严重影响焚烧炉的连续运行。因此,必须对垃圾焚烧炉积灰结焦过程机理进行研究。以150 t/h循环流化床垃圾焚烧锅炉为研究对象,通过现场勘查采样、燃料及飞灰成分及特性分析及理论模拟,计算了空气预热器部位可燃物含量,研究了高低温区域积灰结焦的主要原因,最后提出了燃料调整、锅炉运行以及改造设备等方面的控制对策。锅炉发生二次再燃时,整个空气预热器内至少存在约3 t可燃物,同时中心筒内结焦已使筒体内径减少约一半。垃圾等燃料粒径大、密度小,易燃烧不充分,TGA试验可表明,低于300℃时,其分解速率较慢。未燃烧完全的垃圾燃料易在降温过程中形成焦油类有机物,而其在低温区域的黏性是空气预热器部位积灰的主要原因。燃料中的碱金属及碱土金属Na、K、Ca等与Cl、S、O形成的低温共熔体则是中心筒部位结焦的主要原因。中心筒加强筋所产生的速度变化和二次回流都会增加颗粒撞击到壁面的可能性,可能是初期诱发结焦的关键性因素之一。控制对策主要包括:完善现有垃圾燃料的给料系统;加强蒸汽吹灰,在空气预热器部位增加部分脉冲吹灰器;在空气预热器位置增加惰性气体保护系统;控制垃圾燃料的掺烧比例;改变中心筒运行温度和提高烟气流速;添加除焦剂,MgO、Fe2O3粉末或高岭土;保证空气和燃料的良好混合避免在高温过热器以及水冷管束位置形成还原性气氛。

    2019年06期 v.25;No.124 177-183页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 5638K]
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  • 垃圾衍生燃料焚烧技术研究
    Research on waste derived fuel incineration technology

    张世鑫;许燕飞;吕勇;刘海峰;邓磊;

    垃圾衍生燃料广泛应用于干燥工程、水泥制造、供热工程和发电工程等领域。机械炉排焚烧炉存在投资成本高、维护费用高、占地面积大、热损失大等问题;气化焚烧技术仍处于实验室或半工业化阶段,无法实现工业应用;回转窑焚烧要求垃圾热值较高,炉渣指标易超标等,工业应用较少;鉴于流化床锅炉炉膛热容大,炉内混燃剧烈,燃料适应性强等特点,有必要利用其进行垃圾衍生燃料及生物质、固废的焚烧处理工艺研究。笔者从燃烧机理、物料制备与输送等方面入手,通过理论研究、数值模拟、燃烧试验、设备调研、现场试验完成了循环流化床锅炉直接掺烧垃圾关键技术研发、工艺优化和核心部件设计,验证了该技术在大型循环流化床锅炉的应用。结果表明,焚烧处理中,保障焚烧炉温和停留时间(大于2 s),提升炉内湍流度(Re>5 000),可促进垃圾完全、稳定燃烧,促进二噁英分解。提高运行过程中垃圾燃料的燃尽程度,从而减少带到尾部烟道的可燃物含量,可避免未完全燃烧的有机分子在空预器位置发生冷凝而导致积灰及二次燃烧。通过理论分析及试验,最终选择使用气力输送系统将破碎后生物质、固废送入炉内,锅炉接口布置在返料器出口位置,以满足生物质、固废燃烧时间、温度、混合、燃尽等需求。实际运行结果表明:利用300 MW循环流化床锅炉可同时处理生物质200 t/d、固废400 t/d、污泥200 t/d、RDF 50 t/d。烟气中二噁英的排放浓度低于0.001 3 ng/m~3 (标,11%O_2),SO_2排放均低于12 mg/m~3,NO_x排放均低于50 mg/m~3,满足相关标准。该系统1 a可掺烧固体废物12万t,可节约用能量折合标准煤8.55万t,减排CO_223.7万t、SO_2726.8 t、NO_x 632.7 t、灰渣3.35万t,实现了短时间内消纳大量固废,破解秸秆田间直焚、污泥垃圾围城等重要问题。

    2019年06期 v.25;No.124 184-191页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 5314K]
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  • 1000 MW超超临界燃煤发电机组湿法脱硫系统优化研究
    Operation optimization study on the wet desulphurization system of a 1 000MW ultra-supercritical coal-fired power plant

    刘军;罗晓宇;廖义涵;王为术;徐凯;

    针对某1 000 MW超超临界机组湿法脱硫系统运行中存在运行能耗大、成本高等技术难题,采用NGA2000-MLT3型烟气分析仪实时测量湿法脱硫系统进出口SO_2及O_2浓度,得到机组脱硫效率,并测试或计算试验期间石灰石、SO_2排污费及脱硫系统主要设备电耗等成本。根据试验结果分别研究了浆液循环泵组合方式、浆液pH、吸收塔液位对脱硫效率的影响,并根据试验期间机组运行状况计算出脱硫系统总成本,得到脱硫系统最优运行方式。结果表明:1 000 MW负荷工况下,机组运行过程中,选择BD浆液循环泵组合时,烟囱出口SO_2浓度较低,但浆液循环泵电耗偏高;选择BC浆液循环泵组合成本适中,吸收塔脱硫效率可达97.06%,同时烟囱出口SO_2浓度有一定裕度,是此工况下最优的浆液循环泵组合方式;吸收塔浆液pH值过高,不利于石灰石的溶解,pH值过低时,SO_2吸收速率下降。1 000 MW负荷、BC浆液循环泵组合时,最佳浆液pH值为5.50~5.60,pH值进一步降低,SO_2排放将超过电厂排放限值;吸收塔液位对脱硫系统运行成本有重要影响,吸收塔液位升高,可提高系统脱硫效率,但会相应增加氧化风机电耗。最佳浆液循环泵组合方式及pH值时,通过不断调整吸收塔液位,研究吸收塔液位对脱硫系统总成本的影响,结果表明:此工况时最佳吸收塔液位为8.00~9.00 m,吸收塔液位由9.53 m降至9.01 m,脱硫总成本由2 010.45元/h降至1 916.65元/h,降低了9.64%。

    2019年06期 v.25;No.124 139-145页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 2868K]
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  • 1000 MW机组低温省煤器及烟道流场模拟优化研究
    Simulation and optimization study of low temperature economizer and flue flow field of 1 000 MW unit

    邓晓川;胡龙彬;李斌;方芳;

    由于双进气烟道结构复杂,对低温省煤器内的烟气流场分布有很大影响。为了提高双进气烟道结构的低温省煤器内部气流分布均匀性,从而保证换热效率,降低设备故障率,通过计算流体力学(CFD)数值模拟技术,采用标准k-ε模型,以多孔介质模型替代结构复杂的翅片换热管的方法,对某1 000 MW燃煤机组低温省煤器及其双进气烟道内的流场分布进行数值模拟与结构优化研究。为了确保模拟结果更接近实际情况,在不同工况条件下,对低温省煤器及其烟道对应测点的烟气压力损失进行了测量和数值模拟计算,获得了可靠的模型边界参数。低温省煤器烟道结构优化前的测量值与数值模拟对应的压力损失值的偏差控制在-23~31 Pa,验证了数值模型的准确性。优化低温省煤器及其烟道的结构后,利用建立的模型进行流场模拟,根据气流均匀性评判方法(RSM法),在不同锅炉负荷对应烟道入口流速3.7、6.1、8.5、9.7、12.2 m/s工况下,分别对低温省煤器优化前后的翅片管换热区入口截面流场速度均匀性进行评价。经过多次流场数值模拟,结果显示结构优化前,烟道入口烟气流速达5.3m/s时,原结构的低温省煤器换热区入口截面的气流分布已不合格,且随着锅炉负荷增加,该截面的气流均匀性变得更差。结构优化后,随烟气流速增大,低温省煤器换热区入口截面的气流分布均匀性有所变差,但都保持在气流分布优秀的范围(σ≤10%),换热区入口截面的气流分布均匀性明显提升。数值模拟结果表明烟道弯头与直段烟道不等径、扩散弯头及导流板设置不合理是造成流场分布不均匀的主要原因。通过结构优化,将竖直烟道上下2个弯头改变为与竖直烟道等径的弯头,并合理设置导流板,使得该低温省煤器竖直烟道中气流向内侧偏移现象明显减弱,竖直烟道上弯头顶部气流流量过少,底部气流流速过快的现象也明显减弱,低温省煤器换热区入口气流均匀性明显提升。分析认为在烟道转弯处,选择与直段烟道等径的弯头,有利于提升烟道内气流分布的均匀性。烟道转弯后又需连接扩散烟道时,烟道先等径转弯一段距离后再连接扩散烟道,有利于提升烟道内气流分布的均匀性。

    2019年06期 v.25;No.124 158-164页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 7441K]
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