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

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述评

  • 固体化学链燃烧技术及污染物释放研究进展

    胡东海;黄戒介;李春玉;余钟亮;康思乐;张建利;王志青;杜梅杰;房倚天;

    化学链燃烧(CLC)由于其固有的CO_2浓度高、易分离、CO_2减排成本低等优点已成为一种具有发展前景的固体燃料燃烧技术。目前CLC技术由原位气化化学链燃烧(i G-CLC)和氧解耦化学链燃烧(CLOU) 2种技术为代表。采用固体作为燃料燃烧时,其污染元素会以气体形式释放到大气或掺杂到CO_2目标气体中,带来环境及操作问题。论述了固体燃料化学链燃烧的i G-CLC及CLOU2种技术及相关原理,简述了国内外研究现状,并对2种技术的性能和优缺点进行分析。同时,着重对固体燃料化学链燃烧过程中存在的污染元素及其释放规律进行总结。对于固体燃料中的S元素,最终将会大部分转移到气相中并以H2S和SO_2(i G-CLC)或单一SO_2(CLOU)的形式释放,小部分会固存于灰烬中或与氧载体结合。在排放比例方面,随着燃料反应器温度的增加,燃料反应器出口处含硫气体含量上升,同时空气反应器出口处含硫气体含量下降。固体燃料中的N元素将全部转移到气相中并在2种技术中均以N2和NO形式释放,不同之处在于CLOU技术由于氧载体的释氧性使得NO生成偏多,燃料反应器和空气反应器出口处的含氮气体含量与温度的关系与S元素变化一致。固体燃料中Hg元素主要以Hg0和Hg2+分布在气相中,在燃料反应器中主要以Hg0形态存在,而在空气反应器中主要是Hg2+,在CLOU技术中有相当一部分Hg(42.5%)保留在燃烧的灰中。燃料反应器中Hg释放量将随燃料反应器温度的升高而增加,空气反应器的Hg释放量随温度升高而降低。固体燃料化学链燃烧过程中的挥发分作为一种污染物在排放方面也需关注。结果表明燃料类型似乎对燃料反应器出口气体中的焦油量具有决定性影响,目前只发现高挥发分生物质的i G-CLC过程有焦油排放问题,而在CLOU技术中由于燃料反应器中气态氧的存在导致焦油化合物完全燃烧。最后结合污染元素性质及在2种化学链燃烧技术中的释放规律,针对减少相关污染物的排放提出了原料处理及工艺改进建议。

    2020年04期 v.26;No.128 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 4113K]
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  • 燃煤电厂脱硫废水零排放技术现状与发展

    吕武学;于燕飞;曲保忠;陈嘉宁;崔凌霄;马双忱;

    燃煤电厂脱硫废水存在水质差、水量大、处理成本高等问题,废水处理技术也在不断更新换代。不同电厂其脱硫废水的水质、水量相差较大,处理技术的选择也存在较大区别,为了更科学有效地选择脱硫废水处理技术,汇总分析了目前燃煤电厂脱硫废水处理技术,根据实际案例详细分析各处理技术的优缺点,为燃煤电厂对脱硫废水零排放技术的选择提供参考。研究结果显示,目前燃煤电厂脱硫废水零排放处理技术主要包括脱硫废水的预处理技术、浓缩减量技术、蒸发结晶技术以及转移固化技术,各废水零排放处理技术参差不齐。详细分析了预处理技术中的三联箱法、双碱法,根据废水特点,该预处理环节可省略,以减少投资成本;浓缩减量技术包含膜法浓缩(RO、FO、ED等)和热法浓缩(利用蒸汽浓缩、烟气余热浓缩),膜法浓缩可实现较高的浓缩倍率且系统稳定,但其较高的投资运行成本有待解决;热法浓缩依靠其低成本、高效率逐渐成为主流浓缩技术。蒸发结晶技术利用烟气余热蒸发(旁路烟道蒸发、烟道蒸发),其运行中的腐蚀、结垢问题有待解决;转移固化技术中的水泥化固定技术,不仅能够固定脱硫废水中的高浓度氯离子,同时对废水中的多种重金属离子具有较好的固定效果,该技术对处理产生的终端高浓度含盐水指明去处,其固化体得以二次利用;高浓度氯离子也可制备净水剂,实现废水中盐分的二次利用。同时,提出了脱硫废水处理技术选择的四原则。低成本、低风险、高成效的脱硫废水零排放工艺路线更符合当前企业需求。

    2020年04期 v.26;No.128 11-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 3646K]
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  • 活性焦烟气净化反应器研究进展

    张云雷;孙仲超;梁大明;熊银伍;李艳芳;

    活性焦干法烟气净化技术具有耗水量少、无二次污染以及吸附剂可循环利用的应用优势,发展前景广阔。作为工艺的核心,反应器研究成为了制约该项技术发展的关键。各行业排放烟气特点不同且污染物排放限值也有所差异,根据烟气特点精准选择反应器类型并对反应器结构进行优化,是提高系统烟气净化效率的有效手段。介绍了目前活性焦烟气净化领域所应用的各类反应器的优缺点及适用范围,论述了反应器内不同类型内构件对气固两相运动状态的影响,最后提出了未来活性焦烟气净化反应器研究及优化的技术方向。反应器床型方面,总结了固定床反应器、移动床反应器、流化床反应器3类反应器的技术优势以及存在的短板。其中,固定床反应器结构简单,通常被应用于活性焦单独脱硫工艺中,烟气处理量小时灵活性较强,随烟气处理量增大,其净化效果降低且需多个反应器并联操作,占地面积大,投入成本高;流化床反应器气固通量大,自动性高,传质传热性能优越,但对内部颗粒磨损作用强,不适合颗粒活性焦,对粉状活性焦有较好的适用性;移动床反应器目前在活性焦烟气净化领域应用最为广泛,具有连续性强、烟气处理量大、对颗粒机械强度要求不高的优点,但其内部结构复杂,物料容易出现异常流动。反应器内构件方面,重点讨论了烟气导流构件、喷氨混合构件、下料构件对系统烟气净化效率的影响。针对反应器内气相流动紊乱的情况,可通过添加导流板或整流层的方式提高反应器内烟气均布性;为了提高喷氨均匀性可在喷氨区设置喷氨构件,提高系统的脱硝效率,较为常见的喷氨构件有静态混合器、喷氨格栅以及涡流构件等,其中静态混合器调控精准,但成本较高且处理能力有限,喷氨格栅能够实现分区控制但易出现管路堵塞问题,涡流构件改造成本低但调控灵活性较差,在工业生产中需根据喷氨量及烟气排放指标灵活选择喷氨构件;为防止固体物料在反应器内运动过程中出现"漏斗流"等异常流动,可在反应器内部添加下料构件,下料构件可有效改善固体物料在反应器内的流动状态。添加内构件后反应器内气固接触增强,系统净化效率明显提升,改造成本降低。最后,明确了未来活性焦烟气净化反应器将向着创新反应器床型,增强行业匹配性,优化反应器结构,降低运行及维护成本的方向发展。

    2020年04期 v.26;No.128 21-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 6625K]
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  • 燃煤电厂粉煤灰综合利用现状及发展建议

    姜龙;

    我国电力能源以煤炭为主,每年燃煤电厂因燃煤产生的粉煤灰为6亿t,约占世界粉煤灰总产量的一半,而目前我国粉煤灰综合利用率仅为70%。为全面了解我国粉煤灰综合利用现状并改善我国粉煤灰综合利用情况,介绍了国内外粉煤灰综合利用的基本情况、相关标准、相关政策及主要利用途径,通过对比国内外利用现状,分别从利用途径、标准制定、政策制定3方面提出我国今后粉煤灰综合利用的合理化建议。我国粉煤灰综合利用率同世界平均水平持平,但由于产量大、分布不均匀、已有能源政策等造成我国在粉煤灰综合利用中主要存在传统建材需求萎缩、季节性影响、政策缺少引导并无强制利用、标准体系不完善、高附加值利用占比低等问题:我国粉煤灰主要应用在建材行业,与其他发达国家相比,在道路方面、矿坑回填方面的应用率偏低,其中西部地区由于燃煤电厂分布广泛、建材行业需求降低造成粉煤灰综合利用远低于全国水平;我国在粉煤灰方面制定的标准所涉及的指标范围和指标限值同国外发达国家相比偏松,涉及领域多为传统的建材和基建,并不能很好地指导粉煤灰在其他领域的应用;现有相关政策大多是鼓励利用粉煤灰,缺乏强制性,同时政策上无法有效提高产灰企业的主观能动性。为了更好推进我国粉煤灰的综合利用,结合自身国情且与发达国家现状对比,今后应主要从以下方面入手:加大我国粉煤灰在基建、填充、农业、环保、高附加值等方面的应用,推进西部地区粉煤灰在填埋和农业的应用;完善各利用途径的标准,在标准制定中应体现我国自身的特殊性并优先制定适用本地区粉煤灰利用的标准;我国粉煤灰利用对政策的依存度过高,因此政策内容应对产灰企业进行详细的政策引导从而提高产灰企业的治灰主观能动性,提高粉煤灰的综合利用率,提高固废利用信息的透明度,加强粉煤灰综合利用的社会监督。

    2020年04期 v.26;No.128 31-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 2232K]
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  • 煤聚团分选过程影响因素和机理研究进展

    董子龙;杨巧文;窦蒙;赵建兵;

    近年来,基于超纯煤具有高的附加值和优异的性能,作为煤基材料取得广泛关注。为了获得优质的超纯煤,寻求一种经济环保的制备工艺。从超纯煤作为燃料、原料、煤基材料3个方面介绍了其潜在价值。制备超纯煤方法大体上可分为化学法和物理法。由于化学法在制备超纯煤过程中酸碱腐蚀设备,能耗高,并且对煤基结构造成破坏,所以采用经济又环保的选择性聚团法制备超纯煤具有重要意义。选择性聚团法对煤炭中灰分的脱除具有良好的效果,是物理法中制备超纯煤最具有应用前景的方法。精煤灰分和产率是限制该技术发展的关键问题,为了降低精煤灰分和提高产率,综述了选择性聚团在煤炭脱灰过程中的主要影响因素,分析了煤变质程度、粒径、浆液pH值、浆液浓度、搅拌强度和搅拌时间、电解质、分散剂、助剂、乳化油和桥联液等因素对灰分和产率的影响。主要总结了各因素变化对精煤灰分和产率的变化规律。其中煤变质程度、粒径、搅拌强度和桥联液对分选效果影响较大。结果表明,煤变质程度越高,超纯煤的灰分越低。粒径小有利于矿物质与煤机质充分解离,葵花油和豆油为桥联液对高阶煤团聚有效,蓖麻油对低阶煤团聚表现出较强效果,尤其是高灰分煤。向桥联液中加入助剂(甲醇和月桂醇),团聚体减少,灰分降低。讨论了煤聚团过程的作用热力学机理和动力学模型。

    2020年04期 v.26;No.128 40-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 2405K]
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  • 煤化工高浓有机废水处理及特征性有机污染物降解机理研究现状

    高明龙;

    现代煤化工是实现煤炭清洁高效利用的重要途径,但煤化工废水难以经济有效处理,主要表现为特征性有机污染物浓度高,如杂环、芳香烃、长链烷烃等难以降解,严重制约了煤化工产业的可持续发展。介绍了煤化工高浓有机废水水质特点和废水中有机物逐级去除过程,论述了煤化工废水处理技术现状,并分析了各技术的特点及存在问题。脱酚萃取剂选择要根据废水中难挥发酚含量进行技术经济分析后确定;厌氧+多级好氧及在此工艺基础上的优化改进是目前煤化工高浓度有机废水处理的常用工艺,主要利用厌氧工艺提高废水可生化性的优点;基于无二次污染及不增加废水中盐含量臭氧催化氧化技术是深度处理合适的技术选择,但催化剂的作用效果有待进一步提高。着重论述了煤化工废水中典型有机污染物如酚类、苯系物、链烷烃、多环芳烃、杂环化合物的生物降解机制。苯酚首先羟化转化成邻苯二酚,而后在无细菌作用下进行间位裂解和邻位裂解2条路径;而间苯二酚是先转化为苯三酚然后进一步开环裂解;苯的好氧降解路径较为清晰,厌氧降解途径还未明确,但苯酚和苯甲酸是苯在厌氧降解过程中的重要中间产物;长链烷烃生物降解过程主要有4种氧化方式:单末端氧化、双末端氧化、次末端氧化和直接脱氢;多环芳烃降解首先生成不同的二氢二醇,然后进一步转化为儿茶酚或龙胆酸后开环降解;含氮杂环污染物的生化降解机理为反硝化菌利用有机物作为电子供体,硝态氮中的氧作为电子受体开展代谢活动。目前对特征性有机污染物降解机制、降解中间产物研究较多,已取得一定成果,但对中间产物毒性研究以及不同降解路径反应控制方面研究较少,有待深入探究,以寻找最有利的反应条件,强化或加速有机物降解。煤化工高浓有机废水处理应强化物化预处理过程,降低对生化系统水质、水量的冲击,充分利用厌氧工艺提高可生化性,减少处理过程中反复的pH调节,减少对系统盐的增加。建议开展煤化工废水特征难降解污染物降解中间产物解析、毒性对比及不同降解路径的优化控制研究,是煤化工废水开展强化处理工作的基础。

    2020年04期 v.26;No.128 48-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1301K]
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  • 焦化废水处理技术进展与发展方向

    夏立全;陈贵锋;李文博;高明龙;

    焦化作为传统煤化工产业发展迅速,而我国焦化企业大多分布在相对较缺水的华北地区,所以焦化废水的有效处理对焦化行业的持续稳定发展具有重要作用。从焦化废水的来源与水质特点着手,论述了焦化废水处理技术的研究进展,指出目前焦化废水处理技术存在的不足,并对其发展方向进行展望。焦化废水具有产生量大、有机污染物浓度高、处理难度大等特点,是典型的难处理工业废水。国内焦化企业对预处理工段重要性的认识相对比较淡薄,目前传统的预处理技术仍占主导地位,效率低、能耗高、二次污染等问题突出,但磁分离技术在今后的预处理工段会得到进一步应用;生化处理工段主要延用20世纪发展成熟的厌氧、缺氧、好氧技术,其发展成熟且效果理想因此被普遍采用,但生化处理技术对水质要求较高,尤其废水中的碳氮比(C/N)、有机碳源浓度等因素更是决定了生化处理的最终效果,生物强化技术及膜生物反应器未来将会有较大的发展与突破,厌氧技术因其能量利用率高再次引起广大学者关注,厌氧技术的应用有利于构建理想型的现代废水处理工厂;深度处理工段主要解决生化出水不达标的问题,在"零排放"工艺中对过膜水质有较高要求,所以深度处理工段为更精细、更针对性地降解一些有机物,高级氧化技术作为新兴的处理技术发展迅速且逐渐被更多焦化企业采用。研究表明,将多种处理技术进行优化耦合产生的协同作用可进一步加强处理效果而使焦化废水达到排放或满足回用标准;随着环保政策的日益严格、废水"零排放"的普及、企业可接受的处理成本以及焦化废水的水质特点等因素共同决定了以高级氧化技术、膜分离技术等相对成熟的深度处理技术的耦合连用将是今后发展的重点方向;提高资源回收利用率、提高处理能力与效率、降低能耗与运营成本将成为焦化废水处理的发展趋势。在焦化废水处理过程中膜分离技术得到广泛应用的同时会产生高浓度的含盐废水,含盐废水的有效处理关系到分盐产品的纯度,若不能有效处理浓盐水中的有机污染物会增加后续工段的处理成本甚至产生污染环境的危废,所以对高浓盐水的有效处理也是科研界亟待解决的焦点问题。

    2020年04期 v.26;No.128 56-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 1319K]
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研究论文

  • 高硫煤深度浮选联合化学氧化脱灰脱硫提质研究

    熊明金;黄叶钿;符剑刚;赵迪;王晓波;

    随着我国优质煤资源逐渐减少,高硫煤等劣质煤的开发利用是保障煤炭能源安全的重要途径,而高硫煤脱灰脱硫提质是高硫煤清洁高效利用的首选方案。采用深度浮选联合氧化方法对贵州某高硫煤进行脱灰脱硫提质研究,通过接触角测试不同捕收剂的性能,研究不同捕收剂对浮选脱灰的影响规律,不同灰分抑制剂和硫分抑制剂对浮选脱灰脱硫的影响,并进行闭路浮选试验。采用化学氧化对浮选精煤进一步脱硫处理,研究了不同氧化剂对浮选精煤化学脱硫的影响规律,并通过红外光谱和扫描电镜证明脱灰脱硫机理。结果表明,与柴油相比,复合捕收剂M7015对浮选脱灰更有优势,原煤接触角为62.5°,M7015处理后煤炭接触角提高了15.0°,柴油处理后接触角提高了5.0°,M7015最佳用量为800 g/t。Ca O作为脱硫抑制剂效果较好,用量为4 000 g/t,灰分抑制剂S-4的最佳用量为1 000 g/t。经过"一粗—二扫—二精"闭路浮选试验流程,得到灰分5.62%、硫含量1.34%的浮选精煤。双氧水和冰醋酸混合液的氧化脱硫效果最佳,浮选精煤经氧化处理后得到灰分5.60%、硫含量0.88%的低灰低硫精煤。SEM分析表明附着在煤炭表面的颗粒减少,表面光滑,裂缝之间的矿物颗粒明显减少,深度浮选脱灰脱硫效果明显。红外光谱表明深度浮选联合化学氧化不改变煤炭的基本结构,能脱除大部分灰分,浮选脱除大部分黄铁矿等无机硫,化学氧化脱除硫醚和亚砜等部分有机硫。说明深度浮选联合化学氧化的新工艺实现了高硫煤脱灰脱硫提质,得到高品质低灰低硫精煤产品。

    2020年04期 v.26;No.128 64-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 5426K]
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  • 掺加采油含聚废水对水煤浆制备及性能的影响

    张昊;魏征;姜勇;解强;

    聚合物驱油技术的发展和应用大大提高了油田原油的采出率,同时产生大量含聚废水,造成环境污染。用工业废水制备水煤浆是处理工业废水的有效途径之一,但鲜见利用采油含聚废水制浆的相关研究。为了研究采油含聚废水对水煤浆制备及性能的影响,以神木烟煤为原料、萘磺酸盐甲醛缩聚物为分散剂,掺加含有阴离子型聚丙烯酰胺(HPAM)的采油含聚废水制备水煤浆。在研究确定分散剂用量及水煤浆浓度的基础上,重点考察了含聚废水掺加量对制备水煤浆的流变性和稳定性的影响。结果表明,利用含聚废水直接制备水煤浆,成浆性能良好,其表观黏度随分散剂用量的增加呈先减小后增大的规律,且随成浆浓度的增大而增大,分散剂用量为0.8%时最大制浆浓度可达56.6%,表观黏度为1 183 m Pa·s;含聚废水的掺入影响了水煤浆的流变特性,随着含聚废水掺入比例的增加,水煤浆的流动性先变差后逐渐变好,废水掺混比例为20%时,水煤浆具有较低的表观黏度,流动性良好且具有更明显的假塑性流体特征;含聚废水的掺入对水煤浆的稳定性也有较大影响,随着掺混比例的增大,水煤浆的稳定性先增加后降低,掺混较低比例(<40%)的废水可以改善浆体结构,使水煤浆不易形成硬沉淀,从而提高水煤浆的稳定性。

    2020年04期 v.26;No.128 72-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 3109K]
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  • 油渣经喷嘴在加压固定床熔渣气化炉喷射效果数值模拟

    徐春霞;董卫果;

    为了探索油渣在固定床熔渣气化炉气化的可行性,利用固定床熔渣气化炉将油渣与煤共气化,生产清洁合成气或燃气,拓宽油渣的高效利用途径,研究油渣在加压固定床熔渣气化炉内经喷嘴喷射后的分散效果,以神华煤直接液化残渣为研究对象,利用数值模拟软件Ansys Fluent,采用Realizableκ-ε湍流模型模拟湍流流动,采用欧拉-欧拉法中的VOF模型模拟气液两相流动,研究了加压下油渣温度、油渣喷射速度、空气喷射速度对油渣在工业级加压固定床熔渣气化炉内喷射效果的影响,喷嘴结构采用双通道结构,喷嘴中心通道输送油渣,环隙通道输送气化剂(用空气代替),通过分析比较确定了最优的喷射方案。结果表明,加压条件下油渣黏度随温度上升总体呈下降趋势; 210~240℃,随温度升高,油渣黏度急剧下降; 240~400℃,随温度升高,油渣黏度仍下降,但降幅逐渐减弱;温度超过400℃后,随温度升高,油渣黏度逐渐上升,这可能是油渣发生缩聚反应导致。喷射温度对油渣在气化炉内的喷射效果起决定性作用,油渣温度越低,油渣喷射后的扩散效果越好,但油渣喷射温度过低时,大量油渣因为黏度较大导致喷射较短距离即开始受重力影响向下流动,甚至出现沿壁面流入渣池中的现象,存在一个较优化的喷射温度区间,油渣雾化效果的选择应综合考虑扩散和贴壁的现象。油渣在加压下喷射,通过气化炉压力和动力黏度两方面影响油渣在气化炉内的喷射效果,提高喷射压力,如需达到同样的喷射效果,需要提高油渣的喷射温度,以降低油渣动力黏度;油渣喷射速度2.5~10.0 m/s时,对油渣在气化炉内的雾化效果影响不大,空气喷射速度5~20 m/s时,空气喷射速度越高,油渣在气化炉内的雾化效果越好。综合考虑,4.5 MPa下,油渣喷射温度230~260℃,油渣喷射速度5 m/s左右,空气喷射速度10 m/s左右是比较合适的喷射方案,油渣喷射综合效果更好。

    2020年04期 v.26;No.128 78-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 7496K]
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  • 窄筛分颗粒气固流态化特性数值模拟研究

    郭昊乾;李雪飞;李小亮;

    为更好地指导工业生产,了解不同粒径颗粒在气固流化床中的状态以及流化床中颗粒分布情况,针对气固流化床中窄筛分颗粒流态化特性进行数值模拟研究。通过流场模拟软件分析在相同流化床中不同粒径段的颗粒(46~80、106~113、185~221μm)和不同流化床进气速度条件下所能达到的体积分数和流化床层高度以及达到这一指标所需时间,并采用欧拉-欧拉模型和SIMPLE算法计算不同气速条件下的颗粒体积分数、速度分布。结果表明,在相同气速条件下,颗粒粒径增大,导致流化床内颗粒体积分数最高点与最低点的差距变大,颗粒分布不均匀性增加,同时床层整体高度下降,床层内颗粒密度上升,颗粒体积分数下降,流化效果降低;相同颗粒粒径情况下,增加气速可降低流化床内部颗粒的体积分数,增加气体与固体颗粒的接触面积,增强流化效果,但减少了流化床内部颗粒速度矢量分布达到均匀的时间,颗粒分布不均匀性更加明显。

    2020年04期 v.26;No.128 84-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 8853K]
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  • 低变质煤结构分析及其与热解焦油产率关联性研究

    白翔;邹达;马凤云;刘景梅;钟梅;

    通过元素分析仪和固体13C-NMR检测6种不同低阶煤的组成和结构,采用Peak-fit软件对13C-NMR谱图进行分峰拟合并半定量计算煤样中各类型有机碳含量,由Matlab数学软件分析了影响焦油产率的有机碳结构类型。结果表明:①WCW、PLQ、JJM、TCG、HG和HF煤样中亚甲基碳分别占总脂碳含量的34.41%、34.29%、34.01%、44.78%、41.62%和49.94%,说明煤样结构中脂肪碳中亚甲基碳含量较多,脂链数N均小于9,说明连接在短链上的支链,主要以脂环侧链形式存在;②HF煤样的平均亚甲基碳数Cn=2.13,其余均小于2,WCW最小,仅为1.05,说明脂肪族以短链为主,链长一般在1~3个碳;③影响煤焦油产率的关键因素为亚甲基碳(I2)、带质子芳碳(I4)和烷链支链化度(I7)为辅助因素;二元组合I2和I4表现出良好的线性关系,三元组合I2、I5(酚羟基或醚氧连碳)和I7与焦油产率的关联性最大,其Ra2dj=0.992;④不同煤样中镜质组含量从26.10%增至82.10%,易断裂桥键数n与脱氢含量WH分别从5.37增至8.17、3.24增加到5.92,交联桥键数P0越小,交联反应程度越低,易断裂桥键数n和脱氢含量WH越大,交联桥键数P0越小,焦油特征指数Xtar越大,对焦油生成过程越有利。

    2020年04期 v.26;No.128 90-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 2163K]
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  • 艾丁褐煤直接液化产物中酚类形成影响因素研究

    梁江朋;

    针对艾丁褐煤高氧含量的特征,通过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、催化剂添加量、氢气初压和溶剂含量对艾丁褐煤液化产物酚类物质生成的影响。结果表明,艾丁褐煤直接液化生成酚类物质的最适宜条件为:反应温度430℃,催化剂添加量1%,氢气初压5.0 MPa,溶剂含量50%。各低级酚在总酚中的占比分别为:苯酚0. 39%,邻甲酚0. 51%,间甲酚1.08%,对甲酚0. 97%,二甲酚5. 07%。通过碱抽提煤液化油得到的酚类物质中的低级酚(苯酚+C1phenol+C2 phenol)在总酚中占比10.7%,低级酚主要集中在保留时间为24~33 min,高级酚占比较大,且随保留时间的延长既多又杂;提高反应温度、溶剂含量和催化剂添加量有利于提升总酚产率,促进煤反应生成酚类物质,氢气初压对总酚产率影响不大;提高反应温度和催化剂添加量能提升低级酚在总酚中的占比,使高级酚趋向于反应生成低级酚,提高溶剂含量和氢气初压抑制低级酚在总酚中的占比。煤直接液化工艺流程中,通过加氢反应,在低温分离过程中尽可能达到较高的酚产率,同时通过将高分进行循环,以延长高分的反应时间,提高油产率,即实行分级加氢液化将有利于控制和提高油和酚产率。

    2020年04期 v.26;No.128 98-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 3067K]
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  • 半焦催化裂解煤焦油试验研究

    刘思源;张军;蔡锦羽;陆柒安;

    为了提高褐煤热解制得半焦对焦油的催化裂解效果,采用煤热解制备的半焦催化裂解煤热解过程中产生的煤焦油。采用两段式固定床反应器,在反应器上段放置煤样热解,下段放置半焦催化剂催化裂解上段产生的焦油。研究了制焦温度、半焦用量、经O_2活化后半焦对焦油催化裂解效果的影响。结果表明,增加褐煤的制焦温度,焦油产率明显下降,褐煤900℃制备的活化半焦1 g时的焦油产率仅6.3%,提高半焦制焦温度有利于焦油中的大分子芳香类物质催化裂解成少环物质和小分子气体组分;增加半焦用量对焦油脱除效果作用不明显,焦油产率缓慢减少。与未活化半焦相比,O_2活化后的半焦对焦油的脱除效果更好。半焦的比表面积及孔隙分析(BET)表明,活化后半焦的比表面积更大,且孔隙更丰富;能谱分析(EDS)发现,活化后半焦表面金属元素总量高于未活化半焦。

    2020年04期 v.26;No.128 104-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 8582K]
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  • FeCl_3添加剂作用下煤基压块活性炭的孔结构调控

    姚鑫;杨乾;赵学松;叶鹏涛;王帅帅;邱丽君;

    为了调节煤基压块破碎颗粒活性炭的孔结构,分别以大同烟煤和灵武烟煤为原料,FeCl3为金属添加剂,采用压块工艺制备活性炭,重点考察混合法、浸渍法和离子交换法引入Fe元素对活性炭孔结构和磁性能的影响。利用热重分析了煤的炭化过程和炭化料的活化过程,采用X射线衍射分析了炭化料样品的微晶结构和无机矿物质组成,采用振动样品磁强计和低温N2吸脱附表征了活性炭的磁性能和孔结构。结果表明:混合法和浸渍法引入Fe后,煤在350℃前的质量变化速率增大,350~600℃质量变化速率减小,形成的炭化料石墨化度降低,气化反应性增强,活性炭的比表面积增大,浸渍法使得大同煤基活性炭和灵武煤基活性炭的比表面积分别由672.4 m2/g和498. 9 m2/g增至704.6 m2/g和774.1 m2/g。混合法和浸渍法会显著增强活性炭样品的磁性能,其中混合法使大同煤基活性炭和灵武煤基活性炭样品的饱和磁化强度分别由1.343 0 emu/g和2.639 9 emu/g增至4.417 5emu/g和9.146 5 emu/g。由于原料煤较弱的离子交换能力,离子交换法未能成功引入Fe元素,反而由于溶液呈酸性,降低了原料煤中Ca、Fe系原生矿物质含量,限制了活性炭孔结构发育。

    2020年04期 v.26;No.128 111-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 10150K]
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  • 卧式液态排渣旋风炉燃烧高碱煤试验研究

    兰德辉;樊俊杰;张忠孝;胡兴雷;陈松林;

    我国新疆地区高碱煤储量巨大,但煤的原生矿物中含有大量Na、K等碱金属元素,导致目前新疆地区无法直接燃用该类煤种,许多电厂不得不掺烧其他煤种以满足锅炉正常运行,极大限制了其广泛利用。液态排渣旋风炉燃烧锅炉技术是一种使煤燃烧产生的大部分灰在旋风燃烧器内形成液态渣膜并从锅炉底部排出的锅炉技术,对于解决新疆高碱煤强沾污结渣问题具有一定优势。为研究液态排渣卧式旋风炉燃用新疆高碱煤液渣捕捉碱金属特性,在实验室条件下搭建液态排渣卧式旋风试验炉,并对新疆沙尔湖煤进行燃烧试验,对试验过程中在卧式液态排渣旋风试验炉内采集到的灰渣样进行SEM-EDS分析,根据其分析结果计算灰渣样中碱金属的固碱率,同时观察试验过程中炉膛内壁液渣的形成情况,测量炉内温度分布情况。结果表明:试验工况稳定后旋风炉内总体温度分布比较均匀,沙尔湖煤适用于液态排渣卧式旋风燃烧炉燃用,燃烧温度1 300℃时,旋风炉膛内开始形成液渣,升高燃烧温度,炉内液渣形成较为明显,卧式液态排渣旋风炉燃用高碱煤,炉内形成液渣时,液渣中Fe元素会黏结在硅铝酸盐颗粒表面,增加其黏性,加强烧结层捕获灰颗粒的能力,促进渣层生长;采用卧式液态排渣旋风炉燃用高碱煤能有效缓解炉膛内壁黏污、结渣问题,同时高温燃烧区相对于低温燃烧区缓解效果较为明显;卧式液态排渣旋风炉燃高碱煤时液渣对碱金属Na、K等的捕捉效率达50%以上,最高可达61.01%,高于自身固态灰、高温区添加高岭土对Na的捕捉效率。

    2020年04期 v.26;No.128 119-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 14626K]
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  • 58 MW煤粉工业锅炉空气分级燃烧试验研究

    牛芳;

    加快推进燃煤工业锅炉环保改造,有效降低煤粉工业锅炉大气污染物排放量,特别是降低NOx排放迫在眉睫。空气分级燃烧技术是一种减排效果显著,改造成本较低的低氮燃烧技术,已在电站锅炉得到成功应用。为考察空气分级燃烧技术在煤粉工业锅炉上应用效果,以煤科院某58 MW煤粉工业锅炉空气分级改造项目为研究对象,通过在侧墙上布置6个火上风喷口,实现空气分级燃烧。通过工程试验,采用特制水冷取样枪以及耐高温烟气分析仪,测量了该锅炉原工况(不采用火上风)与分级燃烧(采用火上风)工况下,炉内3个不同截面(每个截面10个取样点)以及双锥燃烧器内6个测点处烟气温度及烟气组分。结果表明,分级燃烧工况下,双锥燃烧器内在x=0.3 m测点后形成了高温、强还原性气氛,有效抑制了燃烧初始阶段NOx的生成。这是因为分级工况下双锥燃烧器内氧气被迅速消耗,焦炭燃烧反应速率显著下降,焦炭气化反应明显增强,故形成了较强的还原性,有效遏制了NOx的生成。炉内不同截面烟气温度及组成变化规律表明,原工况烟气温度分布整体呈现燃烧器射流中心高、外侧低的趋势,氧含量分布与温度分布趋势相反,而分级工况受双锥燃烧强还原性高速火焰以及火上风喷射的影响,截面温度波动较大,中间截面呈现燃烧器射流中心偏低的现象。分级工况在炉内形成明显的还原区,且表现为燃烧器射流中心CO浓度高、外侧低的现象,有效降低了炉内NOx生成。58 MW煤粉工业锅炉火上风空气分级低氮改造,在双锥燃烧器及炉内创造了合理的贫氧还原区,具有良好的低氮效果。

    2020年04期 v.26;No.128 127-133页 [查看摘要][在线阅读][下载 8407K]
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  • 富氧低NO_x稳燃技术在300 MW煤粉锅炉机组灵活性调峰中的应用

    陈子曦;王庆;王泉海;雷云红;李建波;贾益;亢银虎;卢啸风;

    为了对富氧低NO_x稳燃技术的实际应用效果进行工程示范,针对富氧低NO_x稳燃技术在300 MW亚临界煤粉锅炉上的低负荷稳燃特性进行了实炉试验研究。通过将锅炉A、D层原12台一次风燃烧器改造为富氧低NO_x燃烧器以及对锅炉主要运行参数的测量分析,研究富氧低NO_x稳燃技术对SCR入口的NO_x原始排放浓度、烟气温度,以及对锅炉总体运行特性的影响。实炉试验、日常运行以及第三方完成的性能测试结果表明,原锅炉改造应用富氧低NO_x稳燃技术后,NO_x原始生成量明显降低。改造后的运行实践证明,锅炉最低可在23.5%负荷(70.4 MW)下稳定运行,且同时能保证锅炉出口过热蒸汽参数和再热蒸汽参数达到运行要求、SCR入口烟温维持在280℃以上及NO_x原始生成浓度低于300 mg/Nm3,实现NO_x超低排放。锅炉运行经济性统计分析表明,采用富燃低NO_x稳燃技术后,调峰能力大幅提高,可长期低负荷运行,且可有效投入SCR脱硝系统,锅炉的年平均点火和低负荷稳燃用油量减少了65%。因此富氧低NO_x稳燃技术可实现锅炉的低负荷稳燃及超低排放,且大幅降低锅炉点火及稳燃用油,提高锅炉的经济性。

    2020年04期 v.26;No.128 134-139页 [查看摘要][在线阅读][下载 2753K]
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  • 煤粉流态化预热气态组分CO/CO_2生成转化特性研究

    刘玉华;刘敬樟;吕清刚;朱建国;朱书骏;

    基于循环流化床预热的燃烧系统是一种新型的清洁燃烧技术,其流态化预热后煤气中CO/CO_2比值对后续燃烧和排放影响较大,研究正确反映CO/CO_2比值的焦炭燃烧模型有助于进一步了解该流态化预热过程。笔者基于燃料流态化预热转化过程,研究典型的预热空气富氧气氛(O_2/N2)、富氧气氛(O_2/CO_2)以及燃料种类变化对预热后气态组分中CO/CO_2生成转化特性的影响,分析现有焦炭燃烧模型与流态化预热过程的匹配程度。试验数据和模型预测对比分析表明,空气富氧气氛下,氧气浓度从21%增至28.2%的过程中,神木半焦流态化预热过程产生的预热气体中CO_2占比减少,CO占比增多,CO/CO_2比值从0.81增至1.45;神木烟煤在该气氛预热时,各参数与神木半焦呈现同样的变化趋势,且随氧气浓度从21.0%增至24.4%,CO/CO_2比值从0.51增至0.76。富氧气氛时神木半焦预热产生的CO与神木烟煤相比产量更高,CO/CO_2比值随氧气浓度增大而增大,但与空气富氧气氛下相比递增幅度较小。神木烟煤预热气体组分CO/CO_2的试验数据与Tognotti提出的焦炭燃烧模型预测值吻合度最高,富氧气氛下试验与预测结果误差在9%以内。

    2020年04期 v.26;No.128 140-146页 [查看摘要][在线阅读][下载 6864K]
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  • SCR系统流场优化数值模拟研究

    王海川;曾祥浩;廖艳芬;田云龙;马晓茜;

    为提高选择性催化还原脱硝系统(SCR)的烟气气流均匀性,进而提高SCR反应器的催化效率、减少催化剂的冲蚀和损耗、提高催化剂使用寿命和提高催化反应反应物的接触程度,针对SCR反应器的流场开展数值模拟以及导流板和整流板的结构优化,基于Realizable k-ε模型和多孔介质模型,通过对全尺寸SCR反应器模型的速度场的模拟,研究导流板结构、整流板数量对于SCR脱硝系统的流场组织和气流均匀性的影响。通过模拟SCR反应器内的颗粒分布,研究飞灰颗粒对流场的影响。通过计算整流板前截面的相对速度偏差和分析不同优化方案下的SCR反应器的速度场,评估导流板和整流板的导流效果,进而确定最佳方案。结果表明:在弧形、直弧形、弧形、直弧直4种导流板方案中,直弧直形导流效果最好,这是因为弧形导流板前的水平直板和竖直直板可以更好地引导气流流动;结合反应器采用斜顶设计的几何特点,基于流场调整导流板形状与速度梯度方向相同,可以显著优化烟气的气流组织,减少转弯处的能量耗散;催化剂层前的整流板可进一步引导气流流动,极大改善气流均匀性;但过多的整流板提高近壁面处的烟气气流阻力,加剧能量耗散和速度不均匀性,反而降低整流板的整流效果。本研究整流板数量15较为合适。经过对导流板和整流板结构及数量的调整,最终可将催化剂上层的速度偏差降至6.68%,符合工业要求。针对烟气颗粒场的分析表明,飞灰颗粒主要沉积在烟道右壁面和上升通道上壁面处;同时,对颗粒沉积处必要的飞灰处理可减少烟气飞灰对于催化剂的冲蚀作用。

    2020年04期 v.26;No.128 147-153页 [查看摘要][在线阅读][下载 9035K]
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  • 高温除尘脱硝一体化技术开发及流场模拟研究

    王为;朱召平;张楚城;陈牧;苏寅彪;郑晓盼;

    相对于高温高尘区SCR脱硝工艺,高温低尘布置的SCR工艺在保护催化剂和空气预热器方面具有明显优势。因此提出了一种高温除尘脱硝一体化技术,将高温电袋复合除尘器和SCR脱硝反应器有机结合,对比分析了下进上出、侧进侧出和上进下出3种脱硝反应器形式,下进上出布置形式以其结构简单、经济性高等优点成为优选结构形式。以某350 MW机组为对象,采用Fluent软件对其高温除尘脱硝一体化装置开展了数值模拟研究,分析了装置内的流场分布情况,并提出了优化设计方案。结果表明,通过改进烟道结构和设计导流措施(烟道导流板、整流格栅、孔板开孔率、灰斗阻流板等)减小了烟道内涡流、改善了装置内的流场分布。优化后,喷氨入口、第一电场入口、首层催化剂入口和空预器入口的速度分布变异系数由优化前的27.1%、38.8%、17.6%、22.4%降低为12.1%、22.3%、5.5%、11.3%,首层催化剂入口的氨浓度分布变异系数和入射烟气角度由优化前的15.0%、172°降低为3.8%、5.3°,满足相关的流场技术要求,为工程设计提供可靠的指导依据。

    2020年04期 v.26;No.128 154-161页 [查看摘要][在线阅读][下载 15517K]
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  • Pt、Cu共改性TiO_2选择性光催化还原CO_2制CH_4

    李长华;赵江婷;熊卓;赵永椿;

    光催化还原CO_2是具有前景的可再生能源技术,但由于光生电子-空穴对的快速复合和对可见光的有限利用,Ti O_2表现出较低的光催化反应效率,为了提高Ti O_2光催化还原CO_2的效率,用金属改性Ti O_2是一种有效的方式。笔者通过化学还原法将Pt和Cu_2O纳米颗粒沉积在锐钛矿TiO_2晶体表面,系统研究了Pt、Cu共改性对Ti O_2光催化还原CO_2性能的影响。光催化试验结果表明,Pt沉积有利于生成CH_4和H_2,而Cu_2O会抑制H_2的生成,且对CH_4的选择性低于Pt。Pt和Cu_2O同时沉积在Ti O_2晶体上时,H_2的生成受到抑制,CO_2被选择性地还原为CH_4,选择性达96.6%。催化剂表征结果表明,Pt能捕获光生电子,从而提高催化剂上的电子密度,有利于多电子还原反应发生,高选择性地生成CH_4。Cu_2O提高了催化剂对CO_2的化学吸附能力,同时对水的吸附能力较弱,从而抑制H_2的生成,提高了光生电子对CO_2还原的选择性。此外,反应后的Pt-Cu/Ti O_2中Cu2O几乎被完全还原为Cu,这可能是由于在光催化反应过程中,Pt沉积可促进光生电子向Cu_2O迁移,在Cu_2O还原为Cu的同时为光催化还原反应提供更多的电子,有利于CH_4的选择性生成。因此,Pt-Cu/TiO_2催化剂可将CO_2选择性地还原为CH_4。经3次循环试验,催化剂的活性未降低,具有良好的稳定性。

    2020年04期 v.26;No.128 162-167页 [查看摘要][在线阅读][下载 9929K]
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  • 循环流化床锅炉高效炉内脱硫理论和关键技术

    谭波;王传志;司硕;刘忠攀;蓝天;

    低成本、无废水、系统简单的炉内脱硫技术是循环流化床锅炉实现洁净燃烧有效和优选途径之一。由于影响因素众多及试验数据分散,目前仍缺少具有普遍适用的脱硫效率预测手段,对于实际应用过程中脱硫效率随Ca/S比增加出现下降现象的原因还未给出合理解释,单纯Ca/S比也无法反映实际参与脱硫的石灰石量,因而难以描述炉内石灰石的脱硫规律。为了探索决定炉内石灰石脱硫效率的本质,以锅炉炉内物料运动、分布规律为基础,通过探讨入炉石灰石随炉内物料运动及反应变化情况,对循环流化床炉内脱硫进行深入分析,提出"石灰石有效存有量"的概念,并根据灰平衡原理建立数学模型。通过与不同规模的燃烧颗粒煤和煤泥的工业循环流化床锅炉试验数据进行比较,验证了该模型的有效性。研究结果表明,实际决定炉内脱硫效率的最重要因素是"石灰石有效存有量",该理论的建立为有效提高炉内脱硫效率提供了依据,由此得出实现炉内高效脱硫的关键在于:①优化石灰石粒度分布以有效提高外循环石灰石量和石灰石炉内的停留时间;②合理排渣以减少石灰石有效存有量的损失;③提高气-固接触效率以充分利用有效石灰石的活性。

    2020年04期 v.26;No.128 168-174页 [查看摘要][在线阅读][下载 4112K]
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  • 活性焦低温催化氧化NO脱除性能评价及热再生试验

    李婷;潘冠福;

    活性焦是一种高性价比的炭基催化脱硝材料,为研究其在低温无氨条件下的脱硝性能及热再生情况,采用固定床试验装置,进行低温脱除NO性能评价及原位热再生试验;并对2种试验用活性焦的比表面积、孔径分布和表面官能团等进行表征分析,研究表面特性对去除NO性能的影响;初步探讨活性焦对NO的低温脱除及热再生机理。结果表明:在进口NO体积浓度100×10-6、O_2体积浓度6%、反应温度70℃、空速1 000 h-1的NO脱除试验条件下,出口NO浓度随时间增加逐渐上升,脱硝率则直线下降。结合红外表征,定性说明活性焦脱除NO过程中存在催化氧化及吸附,可能的机理是活性焦中活性官能团将NO氧化为NO_2,并以吸附态NO_2形式赋存于活性焦孔隙表面,部分化学吸附态NO_2又在活性焦表面发生歧化反应,形成吸附态NO_3。O_2体积浓度6%、再生温度70~400℃、升温速率2℃/min的热再生试验条件下,NO浓度先快速上升,100~150℃达到平台,210℃左右达到脱附量峰值,此时NO脱附折算浓度约85 mg/m3,之后NO浓度逐渐下降至0;模拟烟气在250℃以上时,CO开始析出,CO生成量与再生温度成正比。脱硝后的活性焦在原位热再生过程中,吸附态NO_2又分解为NO释放出来。2种试验用活性焦样品的微观孔隙结构较为相似,活性焦样AC1和AC2的等温曲线都属于IV型等温曲线,迟滞回线属H4型,这说明2种样品的微观结构多为狭缝状孔道;AC2在吸附脱附曲线低P/P0区拐点处的吸附量、孔容、BET比表面积比AC1略大,说明前者样品中的微孔相对更多;活性焦样AC1和AC2的最可几孔径分别为1.76和1.57 nm。XPS和脱硝性能评价发现含有更多含氧/氮官能团的活性焦样品,脱硝活性更强。

    2020年04期 v.26;No.128 175-181页 [查看摘要][在线阅读][下载 4582K]
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  • 火电企业CO_2排放在线监测系统的研发应用

    李峥辉;卢伟业;庞晓坤;李运泉;白凯杰;李越胜;卢志民;姚顺春;

    碳交易机制高效运行的重要基础是客观、准确且具有公信力的碳排放数据,而现有温室气体排放核算方法普遍采用排放因子法,存在准确度不高、数据收集效率较低、时效性严重滞后等问题。与排放因子法相比,直接监测法具有计量简便、数据实时且收集高效、人为干扰少等优点,但我国对该方面研究较少。分析总结了燃煤发电企业碳排放计量方法,研发了适用于火电企业的碳排放在线监测系统,并成功在某320 MW热电联产企业进行了应用示范,实现了总碳排放量、碳排放速率等主要参数的在线监测和历史数据统计。基于本系统监测的碳排放数据,对比了直接监测碳排放与核算碳排放的结果,分析了两者之间的差异原因。同时,利用企业提供的用煤量、煤低位发热量、供电量和供热量等生产数据,计算并分析了直接监测碳排放和锅炉产出能量、单位产品碳排放和锅炉效率之间的关系。结果表明,直接监测碳排放比核算碳排放少5%~30%,即每天少500~1 500 t;直接监测碳排放与锅炉产出能量变化基本一致,二者存在正相关关系,能反映锅炉的运行状态变化;单位产品碳排放与锅炉效率之间存在负相关关系。该系统的研发将进一步推动碳排放在线监测技术在发电、水泥、陶瓷、钢铁、石油化工等固定源排放企业的应用,为提升企业碳排放数据监测、管理和低碳生产水平评估,推进温室气体减排,以及开展碳排放权交易提供的技术支持和数据支撑。

    2020年04期 v.26;No.128 182-189页 [查看摘要][在线阅读][下载 12581K]
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  • 气氛对氧化物吸附气相砷的影响及机理分析

    何梓谦;余圣辉;张成;许豪;方庆艳;陈刚;

    燃煤是有害重金属砷进入大气环境的主要途径,通过矿物质氧化物吸附气相砷是炉内控制砷减排的有效方式。但燃煤烟气中含有大量酸性气体,包括CO_2、HCl、SO_2等,会与矿物质氧化物结合,占据吸附剂活性位点,减少气相砷的吸附容量。为了探究烟气中不同酸性气氛对氧化物吸附气相砷的影响特性,选取燃煤飞灰中部分矿物质氧化物CaO、MgO、Fe_2O_3为吸附剂,在两段式固定床反应器中开展700/900℃模拟烟气气氛、O_2/CO_2气氛及含有HCl、SO_2气氛的模拟烟气条件下氧化物吸附气相砷试验。样品吸附砷含量经HCl酸液提取后由原子荧光光度计测量,吸附剂比表面积和孔隙结构特性由BET分析获得,样品微观形貌经SEM分析获得。结果表明,CaO对气相砷的吸附效果最好,其次是MgO,900℃模拟烟气中CaO和MgO吸附气相砷量高于700℃烟气,而Fe_2O_3在700℃吸附气相砷较多。O_2/CO_2气氛下,MgO和CaO对气相砷的吸附量少于相应燃烧气氛,而Fe_2O_3的气相砷吸附量高于模拟烟气气氛。酸性气氛对氧化物吸附气相砷的影响与温度和氧化物种类有关:O_2/CO_2气氛对CaO和MgO吸附气相砷起抑制作用,对Fe_2O_3起促进作用;烟气中HCl抑制CaO吸附气相砷,对MgO和Fe_2O_3吸附气相砷在700℃表现为抑制作用,在900℃时为促进作用;烟气中SO_2对CaO和MgO起抑制作用,对Fe+2O_3无明显影响。CaO、MgO和Fe_2O_3对气相砷以化学吸附为主,Fe_2O_3比表面积最大,对气相砷吸附作用最弱。

    2020年04期 v.26;No.128 190-195页 [查看摘要][在线阅读][下载 8949K]
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  • 有机/无机酸改性兰炭基活性炭及其对焦化废水的吸附研究

    辛莹娟;蒋绪;张昭;冯伟帅;

    兰炭因其固定碳和化学活性高,且保留了低变质煤丰富的微孔结构,是一种优质且廉价的活性炭原料。但兰炭末制成的兰炭基活性炭具有孔径分布无序、表面化学性质局限等缺点,限制了其应用效果,而化学法改性可以弥补这一不足。笔者研究对比了无机酸和有机酸改性对兰炭基活性炭孔隙结构和表面化学性质的影响。常温下,分别用硝酸、磷酸、草酸和乙酸溶液对水蒸气活化制备的兰炭基活性炭进行改性,采用碘吸附试验、N2吸附/脱附试验、扫描电子显微镜和Boehm滴定等方法考察改性过程对活性炭孔隙结构和表面化学性质的影响,并对焦化废水进行吸附,分别研究了吸附剂投加量、吸附时间和转速对吸附效果的影响,用Langmuir和Freundlich模型模拟等温吸附过程。结果表明:改性后的兰炭基活性炭表面亲和力大的活性点由于受到酸的刻蚀发生了扩孔作用,导致其碘吸附值、比表面积和孔结构参数均降低,又因为活性炭边缘的高活性碳原子遇酸氧化后会结合氧原子形成含氧官能团,故表面含氧官能团含量升高,且氧化性越强的酸,结合的氧原子越多,硝酸改性后含氧官能团升高最明显,含量是改性前的2.41倍。焦化废水吸附试验表明,经酸改性后的兰炭基活性炭对焦化废水的吸附效果明显优于改性前,其中无机酸改性较有机酸更好,硝酸改性效果最佳,COD去除率比改性前最多可提升31.34%。这是因为焦化废水中污染物的主要是有较大分子量和分子直径的有机污染物,而酸改性使兰炭基活性炭平均孔径增加,中大孔比例提升,这有利于大分子有机污染物被吸附,而且改性后活性炭表面所增加的含氧官能团也提高了对污染物的亲水性和对极性有机物的亲和力。等温吸附试验表明,318 K条件下,50 m L焦化废水中加入4 g硝酸改性兰炭基活性炭吸附90 min后,COD去除率可达86.79%,吸附过程符合Langmuir模型。

    2020年04期 v.26;No.128 196-202页 [查看摘要][在线阅读][下载 5646K]
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  • 碳含量对煤矸石活化及酸浸提铝的影响

    曹丽琼;张丽宏;郭彦霞;程芳琴;

    以煤矸石为原料提取氧化铝是煤矸石高值利用的主要途径之一,热活化可有效激发煤矸石中含铝矿物的反应活性,提高酸浸过程中铝的溶出率,是一种行之有效的活化方式。但该过程会受煅烧温度、氧气浓度、有机碳等因素影响。笔者考察了不同氧气浓度、煅烧温度对煤矸石热活化酸浸提铝效率的影响,并对比了煤矸石和无烟煤调配煤矸石中碳含量对煤矸石热活化酸浸提铝效率的影响。结果表明,增加氧气浓度(0~21%)可显著提高煤矸石热活化后铝的浸出率,氧气浓度提高到21%,即接近空气气氛中煅烧时,铝浸出率达到74.24%,氧气浓度进一步提高到50%时对铝浸出率的影响不大。煅烧温度在600~900℃,随煅烧温度升高,煅烧后煤矸石的氧化铝浸出率呈先升高后缓慢下降的趋势;煅烧温度为700℃时,氧化铝浸出率最高,为72.99%;煅烧温度提高到900℃时,铝浸出率大幅度降低,仅为31.77%。煤矸石的烧失量主要是由于碳质等有机质燃烧造成的,对活化后铝的浸出率有一定影响,烧失量随氧气浓度(0~21%)和煅烧温度的提高而增加,增大烧失量有利于提高铝浸出率,主要因为焙烧过程中产生的气体释放量增大,煤矸石变得疏松,使得活性组分与酸的接触更加充分,从而有利于铝的浸出。煤矸石和配碳煤矸石中碳含量对煤矸石热活化酸浸提铝效率有一定影响且规律相似,碳含量低于23%时,铝浸出率随碳含量的增加而降低;碳含量高于23%时,铝浸出率随碳含量的增加而提高。

    2020年04期 v.26;No.128 203-208页 [查看摘要][在线阅读][下载 2992K]
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