ISSN:1006-6772 

CN:11-3676/TD

主管:国家煤矿安全监察局

主办:煤炭科学研究总院     煤炭工业洁净煤工程技术研究中心

主编:解强

执行主编:张晓宁

责任编辑:张晓宁   白娅娜

编辑出版:《洁净煤技术》编辑部

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大型煤电化基地/园区环境保护与治理专栏

  • 煤气化灰渣脱碳技术研究进展

    史达;张建波;杨晨年;曲江山;李少鹏;李会泉;何发钰;

    煤气化技术是我国现代煤化工的基础,该过程将煤中有机物转化为化学品,无机物以气化灰渣形式外排。目前煤气化灰渣主要以堆存为主,造成严重的环境和水体污染。在对煤气化灰渣进行消纳处理过程中,因内部含有大量的未燃碳,使其在建工建材等规模化利用途径受限。当前的国内外碳、灰分选方法虽有一定的效果,但基本处于实验室研究和半工业试验阶段,因存在成本高、分选效率低等问题,未能实现大规模工业化应用。碳灰分选效果受煤气化灰渣的矿相组成、物相成分、粒度分布、微观形貌等因素影响,不同类型气化渣需要采取不同的分选工艺,进而实现碳灰的高效分离。结合煤气化灰渣脱碳的主要影响因素,分析了煤气化灰渣脱碳的主要工艺技术和装备,多角度阐述了煤气化灰渣碳、灰组分的主要分离方法,并进一步总结对比各分选方法的工艺特点和不足。分析了各技术在煤气化灰渣脱碳分选应用的发展趋势,指明了研发绿色、高效、低成本的新型浮选药剂,解决煤气化灰渣灰分吸附罩盖问题,开发针对细粒级煤气化灰渣脱碳的分选工艺与装备,实现脱碳分选产品的高值化利用,是当前煤气化灰渣脱碳技术的重要发展方向。

    2020年06期 v.26;No.130 1-10页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 2242835]
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  • 粉煤灰陶粒的研究进展

    柴春镜;宋慧平;冯政君;张金才;程芳琴;

    粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕的细灰,是燃煤电厂排出的主要固体废物,危害环境和人类健康。利用粉煤灰制备陶粒是粉煤灰资源化的重要途径之一。粉煤灰陶粒因密度小、质轻、保温、隔热、耐火性好、抗震性能好、吸水率低、抗冻性能和耐久性能好等优异性能,在废水处理、废气处理、噪声控制和建筑材料等领域具有广阔的应用前景。综述了近年来粉煤灰陶粒的最新发展动态,分别对焙烧法和免烧法制备粉煤灰陶粒进行了可行性分析,介绍了粉煤灰陶粒的相关研究成果,着重介绍了生产粉煤灰焙烧陶粒和粉煤灰免烧陶粒的机理、所用原料、工艺条件及产品性能。同时提出了我国在粉煤灰综合利用过程中面临的主要问题及解决措施,并对今后的发展趋势进行展望,为粉煤灰制备陶粒的机理研究和工艺研究提供参考。粉煤灰焙烧陶粒的制备过程主要包括配料、混合、造粒、干燥、预烧、焙烧、冷却和筛分等过程;影响其性能的主要因素有原料配比、预热时间、预热温度、升温速率、煅烧时间、煅烧温度等。粉煤灰免烧陶粒的制备过程主要包括配料、混合、造粒、陈化、干燥、养护和冷却等过程;影响其性能的主要因素有原料性质、激发剂掺量、黏结剂用量、发泡剂种类及用量、养护方式、蒸养温度和养护时间等,可通过改变工艺条件,制备出不同性能和用途的产品。目前,我国的粉煤灰陶粒以焙烧型为主。焙烧陶粒具有技术成熟、产品强度高等优势,但存在能耗高、投资大、工艺复杂等缺点。因此,开发粉煤灰免烧陶粒就成为发展的新趋向。我国的免烧陶粒尚处于研制阶段,虽然产品强度低、比表面积小,但克服了焙烧法制备陶粒成本高、污染大等缺点,可将其应用于对筒压强度要求偏低、堆积密度要求偏高的场合。为提高陶粒的性能、降低成本,可从多孔免烧陶粒的外加剂选择、工艺和环境安全性等方面进行深入研究。利用粉煤灰制备陶粒,不但解决了粉煤灰的污染问题,还解决了陶粒原料的来源问题,具有重要的现实意义。

    2020年06期 v.26;No.130 11-22页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 9127265]
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  • 粉煤灰在涂料中的应用研究进展

    唐明秀;宋慧平;薛芳斌;

    粉煤灰是火电厂燃煤产生的废渣,长期堆置不处理会危害人体和自然环境。由于粉煤灰自身结构及具有火山灰效应、充填效应等特点,可作为二次资源再次利用。我国作为粉煤灰排放大国,一直在积极寻找更多的有效利用粉煤灰的途径,提高粉煤灰的利用率。近年来,随着涂料行业的发展,对填料的需求逐渐增加,国内外需要合适的填料替代品来降低涂料成本。不少学者将粉煤灰作为原料应用于涂料行业,根据粉煤灰性质制作各种功能性涂料,发现性能与经济效果良好。介绍了粉煤灰的产生及其带来的环境问题、粉煤灰的基本特点,并根据涂料功能进行分类。重点阐述了各类涂料主要原理、工艺及产品的性能评价,综述了国内外粉煤灰在涂料行业的研究进展,总结了目前粉煤灰在涂料行业应用中存在的主要问题。粉煤灰的低导热性符合热量阻隔机理,且可与其他隔热型材料结合,形成反射热量、阻隔热量等多隔热机理共同作用的保温涂层,涂覆于墙体表面提高隔热效果;粉煤灰理化性质稳定且耐高温,其耐火性质可以使粉煤灰在阻燃涂料中充当抑烟剂、阻燃剂,适用于钢结构、木材表面和隧道内部墙面等的防火处理;粉煤灰具有胶凝效应,与其他物质作用可以增强材料密实度,并引入电化学机理提高抗腐蚀能力,用于水泥、金属等表面减轻受腐蚀程度;通过对粉煤灰活化、改性以及和结晶材料结合,形成更加紧密的涂层,抗渗透防水能力优异;粉煤灰与悬浮剂、分散剂、黏结剂混合,能够作为铸造涂料涂刷在铸件表面保护铸件、改善成型效果及利于脱模;外加聚合物乳液、水泥与改性剂,增加粉煤灰与煤层结合强度,开拓了作为井下矿道封堵涂料的能力,致密的涂层有效防止井下瓦斯危险气体的泄漏。以粉煤灰为原料,通过多种工艺制备了不同类型的功能涂料,降低了原材料的经济成本,废弃资源得以再次利用。虽然粉煤灰在涂料行业已取得较多进展,但由于技术限制,还存在一些问题,粉煤灰作为涂料填料存在的色度、残碳和利用率等问题仍是下一步研究的重点。

    2020年06期 v.26;No.130 23-33页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 10547081]
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  • 煤矸石物化成分对其资源化利用的影响

    李贞;王俊章;申丽明;赵俊吉;石鹏飞;王杰;竹涛;

    煤矸石是伴生煤炭开采和分选的副产品,堆积的煤矸石得不到适当利用,会带来环境污染和资源浪费。近年来我国愈加严格的环境法规和煤矸石潜在的利用价值促进了煤矸石利用研究,但忽略了由于中国煤炭分布面广,不同地域分布的煤矸石的物理化学成分会有所差异。以煤矸石的物化成分为基点,从煤矸石在能源行业、建筑行业、土壤应用行业和高值应用行业4个方面详细阐述了煤矸石物化性质对其利用途径的重要影响及应用过程中不同成分带来的环境二次污染风险,并指出了煤矸石综合利用领域的潜在问题和未来研究趋势。建议在选择煤矸石利用途径时,考虑利用途径对其基本物理化学成分要求的基础上,增加对煤矸石中可能产生环境二次污染风险的物化成分的要求,提高煤矸石的利用率和经济效益的同时,降低环境污染风险,两者相互权衡的基础上选择最佳利用方案,并建立对于后续环境二次污染的风险评估与追踪调查。

    2020年06期 v.26;No.130 34-44页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 1483985]
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  • 基于区域生态安全的东部草原煤电基地适应性管理研究

    马妍;马妍;李淑祎;王子源;孙翔;张萌;韩志远;田雨歌;陆兆华;

    为达到区域生态保护和经济发展的最佳平衡,从煤电基地环境问题的系统性与复杂性出发,探讨基于区域生态安全的煤电基地适应性管理理论。对管理对象、目标、内容进行深入探讨,构建适应性管理理论框架。确定包括资源开发目标、经济效益目标以及生态效益目标在内的管理目标;明晰管理内容主要包括区域生态安全评价、适应性管理建议以及管理方案的调整;建立具有反馈功能的适应性管理框架。以东部草原锡林郭勒盟煤电基地为例,使基于区域生态安全的煤电基地适应性管理理论逐渐明晰并趋向具体,也为东部草原区域煤电基地生态安全的评价与预测提供参考。结果表明:锡林郭勒盟生态安全协调性差,整体生态承载力与生态系统服务价值仍需提升;针对锡林郭勒区域生态安全问题应进一步针对生态系统耦合、协同情况,从空间尺度上分析锡林郭勒盟生态安全协调程度;应相应调整土地利用现状,建立新型土地利用格局,最大程度减少人为干扰和破坏。

    2020年06期 v.26;No.130 45-52页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 2478079]
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  • 基于层次分析法的煤炭资源型城市生态环境质量动态评价

    李汉卿;陈立强;竹涛;

    煤炭资源型城市是指依托煤炭资源开发利用而兴建并发展起来的城市。随着长期的煤炭资源开发利用,生态环境质量恶化逐渐成为制约煤炭资源型城市发展的重要因素。因此,对煤炭资源型城市的生态环境质量进行动态评价,能够使决策者明确煤炭资源型城市生态环境变化情况,找出其制约因素,为生态环境质量改善和城市转型发展提供技术支撑。以煤炭资源型城市淮南市为例,采用层次分析法,从自然环境、社会经济环境、环境污染治理3方面构建煤炭资源型城市生态环境质量动态评价指标体系和生态环境质量综合指数模型。在此基础上,结合淮南市实际情况,对淮南市2010—2018年生态环境质量进行动态评价,根据评价结果提出进一步改善淮南市生态环境质量的建议。结果表明,2010—2018年淮南市生态环境质量综合指数总体呈现波动式上升趋势,其中2013—2015年略微下滑,2015年以后逐渐上升。但总体上淮南市生态环境质量正趋于改善。为了进一步改善生态环境质量,淮南市需立足"十四五",做好顶层设计,优化产业结构,构建双轮驱动的现代产业体系,积极推进以采煤塌陷区治理为重点的生态环境建设,将自然环境保护与环境污染治理并重,从而保障生态环境质量的持续向好。

    2020年06期 v.26;No.130 53-57页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 1915769]
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  • TETA/AMP复合水基CO_2吸收液研究

    孙路长;连少翰;王凯亮;王争荣;张士明;韩文荃;宋春风;

    化学吸收法吸收CO_2作为CCUS过程的主要技术之一,已经广泛应用于混合气源中CO_2的捕集与纯化。传统的单一MEA水溶液作为吸收剂吸收CO_2过程中存在解吸能耗高、腐蚀性强和易降解等缺点。因此,开发新一代混合胺吸收液成为当前研究的重点。以空间位阻胺2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)为基础,合成了一系列TETA/AMP复合水基吸收液用于烟气中CO_2捕集。通过对不同配比的吸收液进行吸收-解吸性能对比测试,综合考察吸收量、吸收速率、再生速率等因素,优选出最佳配比。结果表明,质量比为1∶1的TETA/AMP复合吸收液具有最佳的吸收与解吸表现,饱和吸收量相比纯AMP提升近1倍,再生速率最高可达0.03 g/min。在复合吸收液吸收CO_2过程中,具有较快吸收速率的空间位阻胺AMP能快速捕集CO_2分子,并将其活化,之后传递给具有多反应位点的烯基胺TETA进行储存。而在解吸过程中,由于AMP的空间位阻效应,与CO_2分子间的连接更易断开,从而提升了再生速率。同时采用量子化学计算方式对AMP、TETA单体以及复配单元进行模拟计算,从而对复配体系的形成过程进行推导。发现分子表面静电势分布与形成复配体系的单体间的比例关系,分析了不同官能团在复配体系形成过程的作用,提出了羟基基团在复配体系形成中的必要性。

    2020年06期 v.26;No.130 58-63页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 6350K]
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  • 西北典型垃圾焚烧飞灰基础物性及浸出毒性研究

    杨晨年;张建波;曲江山;史达;李少鹏;李会泉;

    垃圾焚烧飞灰的物相与矿相组成是其内部矿物学信息的直观表现,为了明晰垃圾焚烧飞灰的基础物化性质,利用X射线荧光光谱分析仪、X射线衍射、BET比表面积分析仪、扫描电子显微镜、电子探针等检测手段,对中国西北地区产出的2种典型垃圾焚烧飞灰进行物相组成、矿相结构、孔道及比表面积、元素赋存形态研究,并通过固体废物毒性浸出试验(TCLP),对2种典型垃圾焚烧飞灰的浸出毒性进行分析比较。结果表明:污泥垃圾与生活垃圾经过焚烧后产出的飞灰主要化学组成是CaO、SiO_2和Al_2O_3,同时伴生有Pb、Cr等重金属毒害元素,污泥焚烧飞灰主要以磷酸铝、石英、铝硅酸钙等矿相为主,并夹杂氧化铁矿相,其毒性金属种类较少且弥散分布在飞灰内部,仅有少部分Ti与铝硅酸盐结合。生活垃圾焚烧飞灰主要以铝硅酸钙相的形式存在,并夹杂有部分可溶性的氯盐,飞灰内部S/Ca、Ca/Si/Al相对富集,其他元素与Cl结合,毒害金属种类繁多且弥散分布。通过TCLP浸出试验发现,这2种垃圾焚烧飞灰均存在重金属被浸出的可能性,存在一定的环境风险,因此需要对垃圾焚烧飞灰进行妥善处置,降低其环境风险影响。

    2020年06期 v.26;No.130 64-69页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 15280816]
    [阅读次数:28 ]
  • 煤矸石提铝提硅废液制备免烧砖试验研究

    张宁;张泽鹏;宋慧平;

    为解决煤矸石提铝提硅高值化利用工艺过程潜在的废液问题,重点考察了将其作为原料用于制备免烧砖可能的消纳途径。研究分析了掺加提铝提硅废液对免烧砖主要性能指标——抗压强度、抗冻性和吸水性的影响,并采用SEM和XRD分析了提铝提硅废液对免烧砖上述性能指标产生影响的内在机制。研究结果表明,当煤矸石提铝提硅废液用于制备免烧砖时,掺加废液可导致免烧砖的抗压强度降低,当掺量为50%时,抗压强度为23.75 MPa,降低4.93 MPa;当掺量为100%时,抗压强度为21.34 MPa,降低7.34 MPa。原因为废液中盐离子向砖体表面渗出且在渗出过程中形成孔隙以及掺加废液后生成了硬度较小的无水石膏和方解石导致免烧砖密实度降低,从而导致抗压强度降低。抗冻性试验中,掺量为50%时,15次冻融循环后免烧砖的强度损失率为2.82%,质量损失率为0.35%;掺量为100%时,15次冻融循环后免烧砖的强度损失率为-28.12%,质量损失率为0.76%。基于废液的双重作用,在冻融过程中,100%废液掺量时其正面作用得以充分发挥,导致抗压强度不降反增。吸水性试验中,掺量为50%时,免烧砖浸泡24 h吸水率为28.29%;掺量为100%时,免烧砖浸泡24 h吸水率29.99%,掺加煤矸石提铝提硅废液会导致免烧砖吸水率升高。

    2020年06期 v.26;No.130 70-76页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 10523269]
    [阅读次数:28 ]
  • 活性氧化铝去除煤化工废水氟化物的性能研究

    王吉坤;李阳;刘敏;李文博;

    为使活性氧化铝更广泛应用于煤化工废水除氟领域,并保证出水氟化物需满足GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类水体要求(水氟化物含量降至≤1 mg/L),研究了活性氧化铝对煤化工废水除氟性能的影响。选用1~2 mm活性氧化铝开展连续除氟试验,研究了活性氧化铝装填量、进水pH、吸附时间及停留时间对除氟率的影响,获得出水氟含量降至≤1 mg/L的最佳试验条件;在最佳工艺条件下对活性氧化铝进行实用性考察;并研究了活性氧化铝除氟的反应动力学。结果表明:活性氧化铝装填量越大,除氟率越大,出水氟化物含量越小,活性氧化铝装填量≥60 g时连续吸附40 h后出水氟化物含量仍可维持≤1 mg/L; pH越小,除氟率越大,当pH≤6时连续吸附40 h后出水氟化物含量仍可维持≤1 mg/L;吸附时间越长除氟率越低,吸附时间≤45 h时,出水氟化物含量≤1 mg/L,吸附时间>45 h时,出水氟化物含量>1 mg/L;停留时间越长,除氟率越高,当停留时间6~8 min时连续吸附40 h后出水氟化物含量均≤1 mg/L。当活性氧化铝装填量为60 g,进水pH≤6,停留时间6~8 min,吸附时间≤45 h时,出水氟化物含量可保持在≤1 mg/L;除氟后的活性氧化铝采用硫酸铝再生后重复试验,出水氟含量仍维持在1 mg/L以下,说明活性氧化铝对煤化工废水除氟具有很好的实际应用性;活性氧化铝除氟的反应动力学方程为一级反应,氟含量为3 mg/L时吸附效果最好。

    2020年06期 v.26;No.130 77-82页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 3703232]
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神东洗选专栏

  • 大柳塔选煤厂入选原煤硫分分布规律研究

    王伟;

    随着长期高强度的开发与开采深度的增加,神东矿区选煤厂入选原煤质量逐渐恶化,商品煤硫分逐渐升高。基于此选取神东矿区代表性原煤为研究对象,采用筛分、浮沉、扫描电镜综合分析了原煤全硫及形态硫的粒度分布、密度分布规律以及含硫矿物嵌布结构,提出了选煤厂进一步完善生产工艺的建议。结果表明:神东矿区入选原煤中矸石较脆,在采矿过程中更多向细颗粒富集,造成原煤中细颗粒灰分和硫分较高,<0.5 mm部分灰分较其他粒级升高了5个百分点以上,硫分含量也达到0.7%以上;>13 mm粒级的块原煤占比达到52.13%,灰分低于其他粒级而硫分明显升高;整体而言,随着浮沉密度的增大,原煤全硫含量先缓慢增加,超过1.6 g/cm3后,迅速增加;浮沉密度一致时,粗颗粒全硫整体高于细粒级,而>1.8 g/cm3时,粗颗粒硫分低于细粒级,说明随着原煤粒度降低,含硫矿物的解离程度逐渐增高,无机矿物向高密度物料集中;神东矿区原煤硫分主要为黄铁矿硫,占比超过60%,其次是有机硫,且在低密度中硫分以有机硫为主,高密度级中硫分以黄铁矿硫为主,黄铁矿硫主要呈细脉状、粒状分布,嵌布粒度0.1 mm左右。在后续生产中,选煤厂应结合实际情况,进一步降低入选上限,实现原煤中含硫矿物的充分解离,同时积极研发针对微细入料脱硫的选择性脱除技术如磁选、微细分级脱泥技术,同时加强在线硫分含量的技术检测,保障商品煤质量。

    2020年06期 v.26;No.130 83-88页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 6334344]
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  • 煤制油选煤厂煤显微组分迁移规律

    朱子祺;

    神华煤制油选煤厂生产的精煤产品供应煤制油公司作为制油原料,为了进一步提供良好的原料和高质量的制油原料煤,探索煤显微组分在洗选加工过程中的迁移规律,进而为后续生产工艺优化提供新的思路。以煤制油选煤厂的流程样品为试验煤样,通过工业分析、显微镜分析和红外光谱分析方法,结合在线计量工具,分析了不同有机组分在生产过程中的迁移规律,给出了选煤厂提高产品质量的理论途径。结果表明:神东煤制油原料煤H/C比为0.84,属于良好的煤制油原料;原煤灰分为9.45%,镜质组含量为57.88%,惰质组含量为38.18%。0.50~0.25 mm镜质组含量为55.97%,现有工艺未对其进行有效分选,需要加强粗煤泥分选。不同粒级显微组分含量差别不大,通过破碎筛分达到镜质组富集的难度较大。镜质组中88%进入重介精煤,7%进入粗煤泥,5%进入细煤泥;惰质组中59%进入重介精煤,25%进入矸石,7%进入粗煤泥产品,9%进入细煤泥产品。现有分选工艺对惰质组与镜质组的高效分离有待提高,需进一步提高选择性和降低分选密度。

    2020年06期 v.26;No.130 89-95页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 4832246]
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  • 神东矿区长焰煤对焦化污染地下水中喹啉的吸附性能

    丛日红;高且远;

    煤泥作为煤炭分选中的产品,其高质量化利用是关键。神东矿区作为我国长焰煤的主产地,每年有大量煤泥产出,有必要深入研究其煤泥高质化利用途径。研究了神东矿区长焰煤对焦化污染地下水中喹啉的吸附性,利用激光粒度分析仪、SEM、BET、XRF、XPS对煤样性质进行了分析,通过单因素试验考察了长焰煤投加量、吸附反应时间、初始浓度等因素对吸附效果的影响,探讨了长焰煤表面结构、性质与其吸附性能的关系。结果表明,神东长焰煤是一种天然的炭基吸附剂,其表面粗糙且孔隙结构发达,比表面积为17.53 m~2/g。表面孔结构为介孔,表面含有含氧官能团,且有无机矿物存在。神东长焰煤对喹啉的吸附效果较好,在投加量6 g/L,接触时间30 min,初始浓度4 mg/L时,神东长焰煤对模拟废水中喹啉的去除率为81.46%。吸附行为符合Freundlich等温吸附模型,吸附过程是以表层为主的多层吸附。该吸附行为与喹啉和长焰煤表面性质以及孔径大小有关。根据拟合参数来看,神东煤泥对喹啉的吸附较容易发生,且吸附性能较好。

    2020年06期 v.26;No.130 96-101页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 5492718]
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  • 无机盐与表面活性剂对细粒低阶煤脱水效果的影响

    颜阳;黄鲁华;

    针对布尔台选煤厂细粒低阶煤水分高、脱水难的问题,采用无机盐和表面活性剂对低阶煤泥的脱水效果进行研究。结果表明,布尔台选煤厂煤样具有粒度细、高密度级含量高、表面含氧官能团和杂质矿物丰富等特点。使用FeCl_3和PAC对煤泥进行脱水时,过滤速度显著增加,分别增加0.129和0.113 mL/(s·cm~2),滤饼水分有所降低;采用表面活性剂脱水时,DTAC和Tween 85的作用使得过滤速度大幅加快并且可以降低滤饼水分,此时滤饼水分降低0.69%和1.03%,过滤速度增加0.301和0.152 mL/(s·cm~2);在无机盐与表面活性剂混合组分中,非离子型Tween 85组和阴离子型油酸钠组脱水效果明显改善,Tween 85与FeCl_3、PAC共同存在时,滤饼水分分别降低1.39%、1.52%,过滤速度分别增加了0.044和0.040 mL/(s·cm~2)。油酸钠与FeCl_3、PAC共同存在时,滤饼水分分别降低2.79%、2.61%,过滤速度分别增加了0.026和0.021 mL/(s·cm~2)。FeCl_3和PAC的介入可使DTAC表面活性降低,对Tween 85的表面活性影响较小,但可使油酸钠表面活性大幅增加。3种表面活性剂的存在对低阶煤表面的疏水性有一定改善作用,而无机盐的加入促进了阴离子型和非离子型表面活性剂在低阶煤表面的吸附,进而增强了对低阶煤表面疏水性的改善。

    2020年06期 v.26;No.130 102-108页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 9692024]
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研究论文

  • 燃煤电厂白色烟羽消除技术现状与展望

    杨晓阳;王飞;杨凤玲;张缠保;程芳琴;

    随着我国环保政策愈发完善和严格,电厂湿法脱硫后饱和湿烟气排入大气形成的"白色烟羽"治理需求增加。通过对白色烟羽形成与消除机理的研究,分析了目前燃煤电厂消除白色烟羽技术的优缺点及应用前景。国内外现有的消白技术主要包括烟气冷却、烟气加热、冷凝复热、旋流除湿、溶液除湿、膜法除湿等。烟气冷却、烟气加热、冷凝复热技术均通过直接/间接换热,改变烟气在出口处的状态实现消白,技术相对成熟,且已在工程实例中应用,但能耗大,对换热设备防腐要求较高,并且GGH成本高、能耗大;旋流除湿技术虽然负荷大、压降低和结构简单,但消白效果有限;溶液除湿与膜法除湿技术目前还处于试验研究阶段,由于自身技术缺陷,鲜见应用于燃煤电厂的湿烟气处理工艺中。烟气瞬间加压凝结消白技术利用流场结构瞬间提高水蒸汽分压,从而使其液化,同时蒸汽凝结液化释放大量潜热,提高了烟气出口温度,烟气除湿与加热协同作用最终保障饱和湿烟气消白。讨论和对比了各治理技术的特点和适应性,并结合试验,发现烟气瞬间加压凝结消白技术可有效回收湿烟气中的水蒸汽,且在蒸汽凝结过程中饱和蒸汽内携带的细颗粒等污染物作为凝结核被凝结液滴协同脱除,同时无需其他换热设备,降低了能耗,是烟气消白技术中的潜力技术之一。

    2020年06期 v.26;No.130 109-117页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 4467131]
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  • 高温无机晶体材料比热容的双参数预测方法

    魏小林;李腾;李博;孙岑;

    高温固体比热容是工业流程设计中常用的热物性数据,但通过实测获取温度达数千度的固体比热容比较困难,因此许多含有复杂晶格的固体经常只存在有限温度范围内的比热容测量数据。爱因斯坦模型和德拜模型可以适用于简单的单原子晶体或某些双原子晶体比热容预测,但多原子复杂晶格固体的德拜温度或爱因斯坦温度难以准确获得,使得这些模型难以准确预测这些固体比热容。因此,利用统计热力学方法,针对含多原子复杂晶格固体比热容的测试困难问题,提出一种高温固体比热容的双参数预测方法;该方法将多原子固体的晶格振型分为声学支与光学支,假设这些固体的单个晶格原胞具有唯一的德拜特征温度Θ_D和爱因斯坦温度Θ_E;通过晶体学的基本参数获得德拜特征温度Θ_D,通过固体比热容的有限试验数据或简单物质的热物性,反算出复杂晶格固体的爱因斯坦温度Θ_E;然后利用这2个主要影响参数预测高温固体的理论比热容。采用该双参数预测方法对典型单原子、双原子与多原子晶体的比热容进行了预测计算,计算结果与试验数据对比验证表明,该方法误差主要在温度拐点和高温区附近,在宽范围变化的温度区间内比热容的预测误差小于5%,有望为流程工业的固体热物性数据提供一种简单可靠的确定方法。

    2020年06期 v.26;No.130 118-125页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 5023946]
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  • 典型神华煤/焦官能团分布差异和反应性对比分析

    向柏祥;熊小鹤;卢旭超;黄军;吕钊敏;谭厚章;

    神华煤储量巨大,因其良好的着火和燃尽特性,已成为我国主要的动力用煤之一,年消耗量超过我国煤炭总消耗量的1/10。神华煤种类较多,按灰熔点可分为高灰熔点的系列如石炭煤和准格尔煤,低灰熔点的系列如神混煤,低灰熔点煤产量大,一般是电厂的主烧煤种,为防止结渣,电厂多以低熔点煤和高熔点煤按7∶3或8∶2比例进行掺配混烧。目前的研究关注神华煤的工程燃用较多,而针对不同种类神华煤的微观差异性关注较少,选取神混、石炭2种典型的神华煤,采用红外光谱技术对其原煤和煤焦的官能团分布进行了表征比较,研究发现,神混、石炭2种烟煤的官能团分布相似,均存在CC和C C、—CH_3、—CH_2等烷烃基团以及含N、含S基团;从红外吸收峰强度看,石炭煤官能团要高于神混煤。受热成焦后,神混焦的—CH_3、—CH_2以及芳香碳碳双键等官能团吸收峰强度明显高于石炭焦。神混、石炭原煤脂肪链长接近,但石炭焦脂肪链长显著增加,而神混焦脂肪链长变化并不明显。通过扫描电镜观察到神混煤存在明显的相互交替的条带状煤岩结构,高温成焦后碳的晶体结构变得有序,孔隙结构明显增加。通过热重反应器对神混、石炭2种煤焦的氧化活性进行了比较,发现神混焦的反应活性明显高于石炭焦,神混焦更易燃尽。因此,从燃烧特性比较看,选用神混作为主力燃用煤种是合适的。

    2020年06期 v.26;No.130 126-131页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 10032K]
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  • 工艺条件对艾丁褐煤催化液化反应性研究

    梁江朋;

    为研究艾丁褐煤在直接液化中的反应性,通过水平震荡式高压釜对艾丁褐煤直接加氢液化进行试验研究,考察了反应温度、停留时间和氢气初压对艾丁褐煤直接液化的反应性能影响。结果表明,艾丁褐煤加氢液化反应适宜的反应条件为:反应温度430℃,反应时间60 min,氢气初压8.5 MPa,催化剂添加量1%(Fe/daf煤),溶煤比(质量比)为55∶45;提高反应温度、氢气初压和停留时间有利于增加油产率和转化率,其中氢气初压对转化率的影响相对较小;沥青烯产率随反应温度和氢气初压的升高呈先增加后降低的趋势,沥青烯随停留时间的延长呈降低趋势;前沥青烯产率随反应温度、氢气初压和停留时间的延长呈降低趋势;沥青烯和前沥青烯均呈现出中间产物的特征,反应温度、氢气初压和停留时间的提高有利于其向油气小分子转化。残煤中的C_(daf)、H_(daf)和H/C原子比随反应温度升高呈降低趋势,氢含量越高越易液化,随反应温度提高,氢含量较低的惰性结构难以液化,成为残煤中的主要组分;残煤中C_(daf)、N_(daf)和N/C原子比随反应温度的升高呈降低趋势,反应温度达到430℃时,残煤中的N/C原子比变化显著,煤中含氮结构加氢性能显著,脱氮能力明显提高。

    2020年06期 v.26;No.130 132-137页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 5289078]
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  • 放线菌筛选及降解光氧化褐煤工艺条件研究

    李建涛;刘向荣;石晨;庄肃凯;

    煤的微生物转化是低阶煤高效清洁利用的有效途径,放线菌是降解低阶煤的主要作用菌之一。光氧化预处理低阶煤能够增加低阶煤的含氧量,有利于提高微生物对煤的降解率。为了获得降解褐煤的高效放线菌菌株,对5种放线菌和4种光氧化褐煤进行了菌-煤匹配试验,经过对比5种放线菌对4种光氧化褐煤的降解效果,最终筛选出的优势放线菌降解菌株为绿孢链霉菌。以绿孢链霉菌降解光氧化褐煤所得降解液在450 nm处的吸光度值为指标,通过单因素试验探讨了绿孢链霉菌降解光氧化内蒙胜利褐煤的工艺条件,确定的最佳工艺条件为:20 mL培养基的加煤量和接种量分别为0.2 g和3.0 mL,培养时间为10 d,培养箱振荡频率为160 r/min,煤样粒度为0.150~0.075 mm,培养温度为28℃。依据最佳工艺条件,进一步研究了绿孢链霉菌对光氧化云南昭通褐煤、光氧化山西浑源褐煤和光氧化内蒙元宝山褐煤的降解效果,结果表明:绿孢链霉菌对3种光氧化褐煤的降解效果均有一定程度的提升。因此,以内蒙古胜利褐煤为样本确定的绿孢链霉菌降解光氧化褐煤的工艺条件对不同光氧化褐煤的降解过程具有一定的普适性,可作为研究绿孢链霉菌降解光氧化褐煤的较优工艺条件参考使用。

    2020年06期 v.26;No.130 138-143页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 3429218]
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  • 榆林长焰煤制备活性炭试验研究

    张旭辉;

    为优化煤基活性炭制备工艺参数,以陕北榆林原煤制备活性炭,设计搭建了制备活性炭的炭化、活化试验装置,开展了影响活性炭吸附性能的因素试验,采用正交试验方法分别对炭化过程和活化过程进行试验,以化工废水COD去除能力作为主要评价手段确定最优工艺参数,并对最优工艺参数制备的活性炭进行BET和SEM的表征分析,查找影响COD去除能力的主要因素。结果表明:以红柳林原煤为原料,通过炭化活化工序制备活性炭,原煤炭化工艺因素的影响程度依次为炭化温度、升温速率、炭化停留时间,最佳炭化工艺参数为炭化温度600℃、升温速率2℃/min、炭化时间30 min,该条件下炭化料的碘吸附值为135.66 mg/g;说明原煤经炭化后,炭化料有初步的吸附能力和孔隙结构,有利于进一步活化成活性炭;炭化料活化工艺因素的影响程度依次为活化温度、活化时间、蒸汽通入速率,最佳活化工艺参数为活化温度850℃、活化时间3 h、蒸汽通入速率15 L/min;所制备的活性炭COD去除率最高为70.97%,能有效处理某化工废水;活性炭的比表面积为671.50 m2/g,同时存在数量相当的微孔和中孔,微孔孔径分布以0.7 nm为主,中孔孔径分布以5~20 nm为主。研究表明,通过优化工艺参数可以利用榆林当地煤加工生产中孔发达的活性炭,其对化工废水COD具有较强的去除能力。

    2020年06期 v.26;No.130 144-150页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 8393020]
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  • 驱替煤层气CO_2分离研究

    李雪飞;车永芳;郭昊乾;李小亮;

    CO_2驱煤层气技术是CO_2利用的重要途径之一。CO_2驱煤层气既实现了CO_2的地下封存利用,又提高煤层气采收率。受煤层地质条件复杂性影响,CO_2注入后不能完全封存在煤层中,随着煤层气排采会逐渐渗出,使得驱替煤层气中含有CO_2,需经分离脱除后才能输送至管网。针对驱替煤层气产量、组成及压力条件,测定了CO_2和CH_4在碳分子筛上的吸附特性曲线,计算了CO_2/CH_4平衡分离系数。利用变压吸附评价装置进行了CO_2/CH_4分离提纯工艺评价试验,计算了吸附剂处理量和CH_4回收率。结果表明,CO_2和CH_4在碳分子上的吸附符合I型吸附等温线,CO_2吸附量为1.27 mol/kg,CH_4吸附量为0.48 mol/kg,CO_2/CH_4平衡分离系数为3.38,碳分子筛吸附剂分离比大,主要基于动力学速率进行分离,CO_2作为吸附相获得,CH_4则作为非吸附相获得。CO_2/CH_4在吸附压力600 kPa,吸附时间120 s条件下,经变压吸附分离后产品气中CO_2浓度在1%以下; CO_2/CH_4分离尾气在吸附压力500 kPa,吸附时间120 s条件下,经变压吸附提纯后,产品气中CO_2浓度在5%以下。可将CO_2/CH_4分离产品气和分离尾气再提纯产品气混合得到最终产品气。CO_2/CH_4经变压吸附分离提纯后产品气中CO_2浓度在1%以下。以单井产量1 200 Nm~3/d为例,单位吸附剂处理能力在100 Nm~3/h左右,CH_4回收率达到92.375%。驱替煤层气经净化后可通过变压吸附分离提纯脱除CO_2后输送至管网。

    2020年06期 v.26;No.130 151-158页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 7180K]
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  • CFB锅炉可调效率的旋风分离器性能数值模拟研究

    袁东辉;孙世超;郑秀平;韩义;王研凯;段伦博;

    在旋风分离器锥形筒斜面上距离锥形筒顶端50 cm处为中心点开孔,将分离器入口方向开孔命名为0°孔,俯视顺时针依次旋转90°,分别命名为90°孔、180°孔、270°孔。向上述开孔中通入干扰风能调整分离器效率,但通入干扰风对压降的影响未知。为了研究通入干扰风对旋风分离器整体性能(压降、分离效率、床温)的影响规律并得到最佳开孔方案,以某300 MWe循环流化床锅炉旋风分离器为对象,通过数值模拟研究分离效率可调的循环流化床锅炉旋风分离器压降变化特性。在不通入干扰风时模拟不同入口气速下的压降,并与压降经验模型计算结果进行比较,结果表明,压降随入口速度的增大而增大,且模拟结果与Chen-Shi模型计算结果吻合良好。模拟入口速度为7.48 m/s时,在0°、90°、180°、270°孔通入干扰风速分别为10、20、30 m/s时的压降,结果表明,在0°孔和90°孔中,压降随干扰风速的增大而减小;在180°孔和270°孔中,压降随干扰风速的增大先增大后减小。结合在不同孔通入干扰风时床温的变化规律,可认为90°孔的改造方案较好。

    2020年06期 v.26;No.130 159-167页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 8271878]
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  • 石墨热分解CaSO_4反应机理研究

    赵亮;

    碳(C)热分解硫酸钙(CaSO_4)的反应普遍发生于采用炉内脱硫的循环流化床锅炉中,深入研究其反应机理对于改善炉内固硫性能具有重要意义。基于热重质谱试验,采用等效特征图谱法(ECSA)深入探索了石墨热分解CaSO_4的反应过程;同时结合水平管式炉试验,通过表征反应后的固体产物,综合分析得出石墨热分解CaSO_4过程中各主要反应的温度区间。结果表明:基于热重质谱试验数据结合等效特征图谱法(ECSA)可以很好地解析石墨热分解CaSO_4的主要反应过程; CaSO_4自分解反应发生在1 100℃左右,石墨的加入使得CaSO_4的分解温度降低至900℃左右,同时增大其最快分解速率、缩短完全分解时间; 1 050℃左右,石墨热分解CaSO_4的速率达到最大,但最大分解速率对应的温度与石墨的添加量无关;随着石墨与CaSO_4摩尔比的增加,CaSO_4的分解速率逐渐增大,但起始分解的温度略有降低并趋于稳定;在石墨热分解CaSO_4反应过程中,生成CO_2、SO_2气体和CaO固体的反应为最主要的反应;当反应温度超过1 100℃时,石墨与CaSO_4可能发生生成CaS和CO_2的反应,但其进行程度很小。

    2020年06期 v.26;No.130 168-174页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 8994K]
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  • 活性焦脱硫脱硝反应器模拟及内构件优化

    张云雷;梁大明;孙仲超;熊银伍;

    随着环保政策的收紧,烟气排放要求日趋严格,工业废气污染物脱除形势严峻。活性焦烟气净化工艺与传统烟气净化工艺相比具有节水节能、无二次污染的技术特点。作为工艺的核心,反应器的研究已经成为了制约该项技术发展的关键。以某工程活性焦联合脱硫脱硝反应器为研究对象,建立了数值分析模型,对比了不同工况条件下模型压降与现场装置压降值,二者平均偏差5.9%,模型能够在一定程度上反映装置实际运行情况。在此基础上利用CFD软件对反应器内部流场以及关键组分浓度场进行了模拟分析。根据模拟结果,反应器进气室内烟气流动紊乱,出现了涡流以及空腔现象,进而导致烟气在活性焦层中停留时间出现差异;由喷氨区氨气质量分数分布云图可知,氨气分布不均匀,对系统污染物脱除效率造成负面影响。针对以上问题,采取在反应器内添加内构件的方式来提高系统污染物脱除效率。为提高反应器入口烟气的均布性,在反应器烟气入口位置设置导流板并对比分析了3种不同形式导流板的优化效果,结果表明烟气入口加装等距阶梯型弯曲导流板时,烟气均布效果最好,系统内气流均布性较未添加导流板前提高了11%,压降降低了267 Pa;由于活性焦烟气脱硝所采用的方法为氨选择性催化还原法,脱硝过程中需要喷入氨气作为还原剂,在喷氨量一定条件下,氨气在反应器脱硝区浓度分布是否均匀直接影响系统最终的脱硝效率。为了提高氨气浓度分布均匀性,在原有喷氨格栅的基础上添加多孔板,利用多孔板对氨气的分流及均布作用,达到短距离内氨气与烟气混合的目的。加装多孔板与传统的缩小喷氨孔孔径、增加喷氨管数的方式相比,降低了装置运行过程中格栅堵管的风险,提高了装置运行稳定性。模拟结果显示喷氨格栅上方加装多孔板使装置喷氨均匀性提高了21%。经优化后,系统污染物脱除效率达到了85%以上,满足污染物排放要求且系统运行稳定性提高,堵灰堵管风险降低。模拟结果和现场实操数据相关性较好,表明模拟结果可靠性较高,对实际生产有一定借鉴意义。

    2020年06期 v.26;No.130 175-181页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 9986937]
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  • 焦炉烟气活性炭法多污染物协同控制工业化试验研究

    王斌;李玉然;刘连继;陈鹏;郭俊祥;林玉婷;朱廷钰;

    目前我国大气污染形势依然严峻,活性炭法烟气多污染物协同控制技术可同时脱除SO_2、NO_x、H_2S等多种污染物,不消耗水,无二次污染,在国内已应用于钢铁烧结烟气、焦化焦炉烟气等,但其效率有待提高。焦化行业焦炉烟气低硫高氮、多污染物共存的排放特征,对活性炭法的脱硝效率及多污染物脱除效果提出了更高要求。为了探究提高焦炉烟气净化效率的因素,建设了焦炉烟气活性炭法多污染物协同控制工业化试验平台,处理烟气量33 000 Nm~3/h。通过调控活性炭移动速率和喷氨量,优化了焦炉烟气净化效率,分析了移动过程对活性炭物理性能的影响、再生后活性炭性质的变化和活性炭的碳消耗。结果表明,活性炭法多污染物协同控制技术的脱硫效率超过99%,脱硝效率达到80%,各排放指标满足特别排放限值(NO_x浓度≤150 mg/Nm~3、SO_2浓度≤30 mg/Nm~3、颗粒物浓度≤15 mg/Nm~3)要求。移动过程使活性炭的耐压强度下降33%~55%,尤其是直径较小的活性炭,耐磨强度有所下降,但降幅较小,这两项参数的下降会导致活性炭损耗量增加。再生后元素S的回收率达90%,吸附后(再生前)活性炭的比表面积相比新鲜活性炭下降了约20%。活性炭物理碳磨损取主要决于活性炭的移动速率,化学碳消耗来自官能团的分解,活性炭的年损耗量约为初装量的10.7%。

    2020年06期 v.26;No.130 182-188页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 7203870]
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  • 基于热力学平衡计算的燃煤电厂烟气中SO_3形态研究

    于伟静;马超;谭闻濒;崔磊;李昌浩;

    SO_3是燃煤电厂烟气排放常见污染物之一,对系统设备稳定运行和大气环境质量有较大影响。为深化相关研究,基于热力学及酸露点理论建立了SO_3形态转化计算模型,计算了不同烟气温度、湿度和SO_3浓度的形态特征,确定了常规燃煤电厂烟气中SO_3形态的分布特征,结果表明:燃煤电厂烟气中SO_3主要以SO_3气体、H_2SO_4气体和H_2SO_4气溶胶3种形态存在,形态转化基于化学反应和物理反应2个过程,化学反应指气态SO_3与H_2O结合形成气态H_2SO_4的过程,物理反应指在烟气温度降至酸露点以下时气态H_2SO_4通过均相或非均相成核形成H_2SO_4气溶胶的过程。此外,假设烟气湿度为8%,烟气温度低于202℃时,全部以H_2SO_4形态存在;烟气温度高于495℃时,全部以SO_3形态存在;烟气温度低于95℃时,基本以H_2SO_4气溶胶的形态存在。结合常规燃煤电厂烟气湿度和温度的分布情况,则SO_3形态的分布特征为:烟气脱硝装置前段,主要以SO_3气体形态存在;脱硝装置至空预器段,SO_3气体和H_2SO_4气体共同存在;空预器至脱硫装置段,H_2SO_4气体和H_2SO_4气溶胶共同存在;脱硫装置后段主要以H_2SO_4气溶胶形态存在,粒径<0.1μm。

    2020年06期 v.26;No.130 189-195页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 5199K]
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  • 循环流化床床料与燃料粒径对脱硝反应的影响

    张曜;于娟;林晨;冯帆;张忠孝;

    随着能源动力产业的大力发展,大气污染形势日趋严峻,控制NO_x排放的相关环保标准也日益严格。选择性非催化还原技术(SNCR)能有效降低NO_x排放,为了进一步降低循环流化床的NO_x排放,需要从源头降低NO_x生成量,有必要研究床料及燃料粒径对脱硝反应的影响规律。利用循环流化床热态试验系统探讨了反应温度、氨氮摩尔比、床料粒径配比、煤粉平均粒径对NO_x排放的影响。结果表明:氨还原剂有效还原NO_x的温度为860~950℃;不同反应温度下,氨的脱硝效率随氨氮摩尔比的增大均先增大后减小;增大细颗粒床料占比能有效减少NO_x生成量、提高脱硝效率、降低SNCR活性反应温度;其中,细颗粒占比最大的床料脱硝效率随NSR的增加不断升高,当NSR=2.0时,脱硝效率达到了最高42%,NO_x排放量降至215 mg/m~3。适当减小煤粉平均粒径,可降低NO_x生成量并促使SNCR反应在较低温度下进行。各温度下,平均粒径330μm煤粉产生的NO_x较425μm煤粉下降10~30 mg/m~3。高温下,氨还原剂的脱硝效率随燃料粒径的增大明显上升;较低温度时,氨的脱硝效率随燃料粒径的增大可能下降。910℃时,燃烧平均粒径600μm煤粉在不同NSR下,脱硝效率比燃烧425μm煤粉显著高出20%~30%; 860℃时,平均粒径425μm煤粉脱硝效率明显低于330μm煤粉。造成这一现象的主要原因是,氨的还原反应与NO_x初始浓度和反应温度有关。在不同初始浓度和温度下氨具有不同的反应选择性。确定燃料粒径后,需要匹配合适的工艺操作参数以满足NO_x排放要求。

    2020年06期 v.26;No.130 196-202页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 6057561]
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  • α-Fe_2O_3表面SO_2吸附及SO_3催化生成的密度泛函分析

    王永兵;戴高峰;单志亮;王学斌;尤红军;谭厚章;

    燃煤电厂排放了大量SO_2和少量SO_3,SO_3的产生不仅危害环境,且不利于电厂的安全运行,飞灰和锅炉壁面中的Fe_2O_3对SO_3生成有显著催化作用,而目前对Fe_2O_3催化生成SO_3的路径研究和机理揭示还不够深入。建立了α-Fe_2O_3(001)表面,利用密度泛函分析方法,对SO_2和O_2在α-Fe_2O_3(001)表面的吸附方式进行研究,得到SO_2的稳定吸附构型和O_2在Fe_2O_3表面的解离方式,利用过渡态搜索方法研究了α-Fe_2O_3表面催化生成SO_3的反应路径和反应能垒,并对比了气相反应生成SO_3的反应能垒。结果表明,SO_2最稳定的吸附方式是SO_2中的O原子和S原子吸附在α-Fe_2O_3晶体上的Fe原子上方,S原子不易在α-Fe_2O_3表面的晶格氧上方吸附;O_2在α-Fe_2O_3表面的吸附能大于SO_2的最大吸附能,表明O_2更易在α-Fe_2O_3表面吸附;O_2极易在表面有氧空位的Fe_2O_3晶体上发生解离并生成O原子,说明有氧空位存在的α-Fe_2O_3更易促进O_2的解离和表面吸附氧的产生。SO_3生成的L-H机理为气相中的SO_2和O原子先在α-Fe_2O_3表面吸附,再结合生成SO_3,该过程的反应能垒为231.65 k J/mol;E-R机理为气相中的SO_2与α-Fe_2O_3的表面吸附氧发生反应生成SO_3,其反应能垒为24.82 k J/mol,小于L-H机理的反应能垒,也远小于气相反应中SO_3生成的反应能垒。证实Fe_2O_3对SO_3的生成具有显著的催化作用,且E-R机理为主导的反应机理,氧空位的存在促进了O_2在α-Fe_2O_3表面的解离,且表面吸附氧在催化过程中起关键作用。

    2020年06期 v.26;No.130 203-209页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 9278K]
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  • 焦炉烟气钢渣湿法联合脱硫脱硝试验研究

    孟子衡;王晨晔;王兴瑞;陈艳;李会泉;

    焦炭生产过程会排放大量的烟气,烟气中的SO_2和NO_x会造成环境污染。随着焦化行业大气污染物排放标准越来越严格,为解决焦炉烟气中SO_2和NO_x的污染问题,以钢渣为吸收剂,在自制小型鼓泡搅拌反应器中进行了焦炉烟气联合脱硫脱硝试验,研究了浆液温度、浆液浓度、烟气流量、SO_2浓度、NO浓度对SO_2和NO脱除效率的影响,并得到优化的运行条件。研究发现,温度升高会降低NO氧化的反应速率,导致生成的NO_2浓度降低,从而使脱硝效率下降;浆液浓度升高会增大浆液体系的p H值,促进NO脱除;烟气流量增加,即停留时间减少会降低气液接触时间,导致脱硫脱硝效率降低;优化的运行条件为30℃、浆液浓度8%、烟气流量400 m L/min,在最优运行条件下,可实现脱硝效率50.7%,脱硫效率高于95%。钢渣同时脱硫脱硝过程机理研究表明:钢渣中溶解出的OH~-能维持浆液保持碱性,具有较高的缓冲p H值能力,从而有利于SO_2和NO_x的脱除;NO与O_2反应生成NO_2,NO_2与OH~-反应生成NO_2~-和NO_3~-;NO_2与NO结合生成极易溶于水的N_2O_3,N_2O_3再与OH~-反应生成NO_2~-,从而实现NO_x的脱除。通过气相预氧化将部分NO氧化为NO_2,然后NO_2以及剩余的NO和NO_2结合的N_2O_3被钢渣浆液快速高效吸收,达到NO_x排放标准甚至超低排放标准,有利于钢渣湿法联合脱硫脱硝的工程化应用。

    2020年06期 v.26;No.130 210-216页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 4351301]
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  • 湿烟羽治理中脱硫系统水平衡影响因素分析

    杨爱勇;舒喜;韦飞;祝业青;

    目前各地政府对湿烟羽治理越来越重视,燃煤电厂、钢铁、焦化等行业陆续开展湿烟羽治理改造工作,但设计中对影响脱硫水平衡的因素缺少系统分析,导致脱硫水平衡难以控制或排烟温度超标等问题。通过对历史在线数据、理论分析与计算,对燃煤电厂脱硫水平衡的影响因素进行全面总结与量化分析。明确燃煤煤质、环境条件、脱硝等环保设施对脱硫水平衡的影响。燃煤煤质的全水和氢含量影响最大,几种典型煤种的脱硫排烟温度差异可达10℃以上。环境温度和湿度的影响明显,环境温度从0℃升到40℃时(假定环境相对湿度为60%),脱硫排烟温度差异达4.6℃。空气过剩系数(或氧量)也有较大影响,氧含量从4%增到8%时,排烟温度相差超过2.5℃。采用SNCR等工艺时,尿素溶液中含大量水,对脱硫排烟温度的影响可达1℃。脱硫入口烟温对脱硫排烟温度的影响明显,具体差异与脱硫入口烟温和煤质有关。此外,机组负荷等因素也会对脱硫水平衡产生较大影响。全厂废水零排放方案中,常将冷却塔排污水等高含盐废水用于脱硫除雾器冲洗等,决定了脱硫系统必须接受补给水的同时保证水平衡。不同湿烟羽治理技术方案对脱硫水平衡的影响存在差异,其中烟气冷凝工艺无影响,而浆液冷却技术影响较大。因此,在湿烟羽治理在方案选择和工艺参数设计时,要综合考虑各因素之间的匹配性,选取合适的方案和设计参数对降低投资运行费用、提高系统的可靠运行方面具有重要意义。

    2020年06期 v.26;No.130 217-223页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 4026557]
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  • 气化滤饼中碳赋存形态及循环掺烧可行性研究

    李金凤;

    煤气化技术作为煤炭高效清洁转化利用的重要技术,其无机组分约占20%,主要以气化灰渣(气化滤饼和粗渣)形式外排,其中气化滤饼碳含量达20%~50%,是资源化利用的关键技术瓶颈,由于缺乏对碳微观物化性质的深入分析,导致脱碳效率低、成本高,主要以堆存方式处理,造成环境污染。针对上述问题,以内蒙古某公司气流床气化得到的气化滤饼为研究对象,采用XRD谱图精修、粒度仪、扫描电镜、碳硫分析仪、热重分析仪以及灰熔点分析仪等对气化灰渣的元素/矿相组成、碳结晶度、碳在不同粒度中的分布规律、碳与无机相赋存形态和微观形貌、碳失重范围以及气化滤饼的反应活性等方面进行研究。结果表明:气化滤饼中碳主要以反应活性较高的无定型碳和惰性的石墨碳2种形态存在,其比例分别为92.94%和7.06%,其赋存形态主要是由煤种和气化条件决定;气化滤饼中碳赋存形态包括单独存在的絮状碳颗粒、与无机组分熔融的不规则颗粒,且细颗粒中含碳量高,粗颗粒中无机组分含量高; 500~700℃热重分析的失重高达27.38%,与碳硫分析和马弗炉烧失量结果较为一致,说明该部分烧失部分主要是碳的高温热解导致;通过分析灰熔融温度,发现软化温度在1 130℃,流动温度在1 247℃,在煤气化温度范围内具有较高的反应活性,可用于循环掺烧实现碳资源的高效回收利用。

    2020年06期 v.26;No.130 224-228页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 4942878]
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  • 烟气脱硝用尿素水解制氨技术理论与实践

    孙立群;吴冲;

    火力发电和石油石化等行业的烟气必须进行脱硝处理,将NOx被还原成N2后被排放到大气中,脱硝还原剂一般为液氨和尿素。由于液氨存在重大的安全隐患,存储和运输均存在一定的限制,并已被列为重大危险源,因此目前还原剂多选择尿素。尿素分解制氨包括尿素热解技术和尿素水解技术,尿素水解技术可分为尿素普通水解和催化水解技术。通过研究不添加催化剂的尿素普通水解技术和添加催化剂的尿素催化水解技术的反应机理,以及反应速率、水解率、能耗随机组负荷变化等,发现尿素催化水解制氨技术由于添加了催化剂,改变了化学反应的中间过程,在相同温度下,催化剂的加入降低了反应活化能,反应速率常数减小,反应速度提高,响应速度加快,达到低温运行的效果,从而能耗降低,尿素利用率可达99%以上;腐蚀减小,解决了普通水解无法满足机组快速变化的需氨量和高温运行造成的腐蚀。催化剂与尿素反应生成一种中间产物,中间产物又分解生成催化剂,因此催化剂在整个反应中无消耗,不会增加系统的运行成本。

    2020年06期 v.26;No.130 229-236页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 4428371]
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  • 循环流化床机组环保参数异常原因分析与对策

    杜佳军;张鹏;韩新建;

    近年来,随着大气污染物排放标准要求的日益严格,大部分循环流化床(CFB)机组增设了炉外脱硫脱硝设施,并采用炉内炉外联合的方式控制污染物排放浓度。但由于CFB锅炉自身热惯性大、炉内脱硫滞后等特性,以及关键设备故障、运行调整控制不佳等原因,在机组启停及运行中易出现环保参数异常而影响其安全环保运行。在探讨CFB机组污染物控制工艺及技术路线基础上,分析了污染物原始排放关键影响因素及脱除工艺要点,研究了SO_2、NO_x及烟尘异常现象及导致原因,从设备故障、运行调整及自动控制、启停机等方面提出了解决对策。研究表明,CFB机组SO_2异常主要原因是燃煤硫分变化大、煤仓堵煤及回料器返料不畅等,NO_x异常通常是机组启停中SNCR脱硝效率低等导致,而CEMS系统故障是烟尘异常的关键原因。针对机组环保参数异常问题,通过强化燃煤煤质及掺配管理降低污染物排放浓度波动,采用煤仓防堵技术等措施解决堵煤问题,消除机组升降负荷中回料器返料不畅现象,加强污染物控制及监测系统维护提升可靠性,优化自动控制增加污染物预估逻辑和前馈,设置不同负荷段AGC调节速率及自动闭锁等,可有效避免机组运行中环保参数异常;同时,机组启停中还可采用消石灰作为脱硫剂、烟气再循环控制氧量等,进一步减少机组环保参数异常现象。

    2020年06期 v.26;No.130 237-242页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 3386961]
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