ISSN:1006-6772 

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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

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“煤基固废资源化利用研究”专题

  • 粉煤灰活化及其制备多孔催化材料的研究进展

    陆强;吴亚昌;徐明新;刘子树;张平新;欧阳昊东;

    粉煤灰是煤燃烧过程产生的重要固体废弃物,产量巨大,其排放不仅占用了大量土地资源,还引发了一系列环境问题。目前,粉煤灰的资源化利用方式主要为建筑材料,附加值较低。粉煤灰中SiO_2、Al_2O_3总量超过80%,以粉煤灰制备多孔催化材料可实现粉煤灰的高附加值资源化利用。但由于原始粉煤灰的热稳定性高、成型性差,需要对其进行改性处理。介绍了粉煤灰的基本理化特性,包括粉煤灰的化学组成、晶相结构、粒径分布等。并对目前粉煤灰的改性方式进行分析,包括粉煤灰直接做载体和分子筛,其中酸改性、碱改性和等离子体改性是常用的粉煤灰直接做载体的改性方式;一步水热法、两步水热法、碱熔融-水热法和微波辅助法是常用的粉煤灰基分子筛合成方法。此外,对粉煤灰基催化剂的应用领域进行了概述,包括有机降解、有机合成和无机污染物脱除等,其中有机降解主要包含光催化反应和非光催化反应,有机合成主要包括缩聚反应和酯化反应,无机污染物脱除主要包括氮氧化物处理和汞催化氧化。目前粉煤灰做多孔催化材料有较大发展潜力,但常规改性方式各有利弊,技术还不够成熟,需进一步完善;不同反应体系对粉煤灰载体性质要求不一,改性方式应贴合催化反应需求。最后对目前粉煤灰制备多孔催化材料的发展做出展望,可对后续粉煤灰高值化利用以及粉煤灰基催化剂的相关研究提供支撑。

    2021年03期 v.27;No.133 1-12页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 3497K]
    [阅读次数:37 ]
  • 电石渣特性及综合利用研究进展

    赵立文;朱干宇;李少鹏;孟子衡;牟秀娟;张建波;李会泉;谢克强;

    随着氯碱行业的持续发展,电石渣的排放及堆存量日益增长,造成了严重的环境污染、土地与钙资源浪费。针对电石渣的资源化利用难题,在分析电石渣组成、结构特点的基础上,对其在建材、化工材料和环保治理方面的研究进行综述,重点讨论了资源综合利用的问题及研究趋势。分析表明,电石渣粒径细、反应活性高,传统大规模消纳主要用于替代石灰石制备水泥等建工建材,但受到了国内市场趋于饱和、地理位置集中等限制;电石渣主要成分是氢氧化钙,可用于制备氧化钙、碳酸钙等化工产品,但受电石渣中杂质影响导致处理过程成本高、易造成二次污染;电石渣呈强碱性、消融性较好,在酸性废水和烟气脱硫等环境治理过程中性能优异,替代钙基吸收剂用于烟气脱硫,将成为电石渣综合利用的发展方向之一。综上,电石渣资源化利用具有显著的经济效益和环境效益,电石渣中的有害组分和杂质是限制电石渣利用的主要因素,同时应结合其地域特点,因地制宜综合考虑不同地区的利用方式,从而实现以废治废的循环理念。

    2021年03期 v.27;No.133 13-26页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 3898K]
    [阅读次数:29 ]
  • 高含氯脱硫石膏制备石膏砂浆研究进展

    赵莉;刘子树;徐明新;王涵啸;吴亚昌;陆强;

    湿法脱硫是燃煤烟气脱硫的主流技术,该过程会产生大量脱硫石膏,制备砂浆等绿色建材产品是其资源化利用的重要途径。但由于脱硫系统工艺水循环使用,加之脱硫废水零排放要求,使脱硫石膏中氯离子含量较高,严重影响石膏砂浆性能。因此,对高含氯脱硫石膏中氯离子进行控制,以抑制其对石膏砂浆制品性能的不利影响,已成为当前研究热点。介绍了氯离子对石膏砂浆的作用机理,包括对石膏水化过程、吸水性能的影响等。对目前氯离子的控制技术做出系统梳理,包括物理层面吸附氯离子及堵塞氯离子迁移孔道,以及化学层面转化成氯铝酸盐。此外,对高含氯石膏砂浆的制备条件进行了总结,其中,脱硫石膏在150~180℃下煅烧1.5~2.5 h,得到的脱硫建筑石膏具有较高的致密度以及较低的孔隙率,可阻碍氯离子迁移;缓凝剂能延长凝结时间,但不利于氯离子迁移的控制;保水剂能够提高石膏砂浆保水性,但会加快氯离子迁移;减水剂可降低水灰比,抑制氯离子迁移;防水剂改善了孔隙结构,抑制了砂浆表面氯化钙的生成。并对未来采用高氯脱硫石膏制备石膏砂浆的发展趋势进行了展望。

    2021年03期 v.27;No.133 27-35页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 1632K]
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  • 综合利用粉煤灰制备莫来石系列材料研究进展及展望

    高建明;杜宗沅;郭彦霞;程芳琴;

    粉煤灰是燃煤发电过程产生的固体废弃物,其大量堆积不仅会侵占土地资源,而且会造成严重的环境污染,甚至危及人体健康。但粉煤灰中富含氧化硅和氧化铝等资源,尤其在内蒙西部和山西北部产生的高铝粉煤灰中氧化铝和氧化硅含量达80%~85%,极具资源化利用的前景。莫来石材料因其优异的理化性质被广泛应用于冶金、催化、水处理和航空等领域,利用天然铝硅酸盐矿物或高纯试剂制备莫来石不仅会消耗大量矿产资源,而且存在生产成本高的问题,而以粉煤灰为原料制备莫来石系列材料可有效减少天然矿物的消耗、降低生产成本和缓解环境污染。因此,利用粉煤灰制备莫来石系列材料成为了粉煤灰高值与资源化利用的重要途径之一。在总结和概括莫来石的组成、性质、合成方法与应用的基础上,从成分、矿相调控制备粉煤灰基莫来石及其性能与应用出发,综述了综合利用粉煤灰制备莫来石系列材料的研究进展,系统总结了当前粉煤灰制备莫来石系列材料的类型及其技术方法,分析了粉煤灰铝硅比调控、杂质控制以及莫来石生成机理机制,阐述了不同粉煤灰基莫来石材料的性能及其性能影响因素,以期实现粉煤灰基莫来石系列材料结构和性能的调控、推动粉煤灰高值与资源化利用。

    2021年03期 v.27;No.133 36-47页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 10278K]
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  • 粉煤灰基沸石分子筛的合成及应用进展

    何光耀;王兵;史鹏程;鲍卫仁;常丽萍;黄张根;王建成;韩丽娜;

    煤炭在燃烧利用过程中产生大量的粉煤灰。我国粉煤灰产量高居世界第1位,由于综合利用率只有70%,仍有大量粉煤灰露天堆存,造成严重的环境污染和资源浪费。消除粉煤灰的环境污染、提高其资源化利用率对我国循环经济的发展具有重要的现实意义。我国粉煤灰的利用由早期的粗放型规模化利用逐渐向精细型高值化利用转变。由于粉煤灰中富含硅铝元素,以粉煤灰为原料合成沸石分子筛是近年来粉煤灰高值化利用的研究热点。从4个方面对粉煤灰基沸石分子筛的合成及应用展开论述。首先,介绍了粉煤灰的形成、物化性质及其危害和治理利用现状。粉煤灰是一些矿物组成不同、形态不同的颗粒的机械混合物,其性质与原煤的成分、产地和燃烧方式有关。而粉煤灰的特性是决定其综合利用方式的关键。其次,论述了粉煤灰的3种主要活化方式,包括机械活化、水热活化和碱(盐)融活化。粉煤灰中的硅铝元素主要以非晶矿物玻璃体形式存在,其表面是致密的玻璃质外壳,粉煤灰合成沸石分子筛的关键问题是如何使硅和铝被充分活化,并得到有效利用。相比于机械研磨活化和碱(盐)熔融活化,水热活化有更高的活化效率和较低的能耗。第3部分论述了粉煤灰基沸石分子筛放入水热合成方法,重点介绍了直接水热合成法、碱融-水热合成法、微波/超声波-水热合成法、晶种法和转晶法。粉煤灰合成沸石分子筛一般均基于水热合成过程,多步水热处理可提高产物纯度,辅以超声、微波、碱熔融和添加晶种等方法可提高产率、晶化速率和结晶度。转晶法可极大拓展粉煤灰基沸石的骨架类型和酸性位,是更有利的粉煤灰基沸石分子筛的制备技术。最后,概述了粉煤灰基沸石分子筛的应用。粉煤灰基沸石分子筛的应用尚处于探索阶段,主要用于环境治理领域,包括工业废水中重金属离子的吸附脱除、大气污染物的吸附脱除以及温室气体CO2吸附。

    2021年03期 v.27;No.133 48-60页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 8914K]
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  • 基于粒度分级的煤气化细渣特性分析及利用研究

    王学斌;于伟;张韬;白永辉;刘莉君;史兆臣;殷瑞;谭厚章;

    煤气化过程中产生大量含碳量较高的气化细渣,目前主要以填埋方式处理,不仅占用大量土地,污染土壤和水体,同时造成能源浪费,对气化细渣进行高效环保的资源化利用是目前的研究热点。气化细渣中的残碳与灰组分分离是实现其高值化、减量化、无害化利用的关键,煤气化细渣粒度特性分析表明,各粒级产品灰分基本随粒级减小呈增大趋势,通过分级工艺可实现碳灰的分离与富集。榆林煤气化细渣固定碳含量随粒级减小均呈下降趋势,各粒级产品中均含有较多的SiO_2、Al_2O_3、Fe_2O_3、CaO,微观形貌主要由多孔基体、不规则颗粒、黏附小颗粒及圆球颗粒组成。煤气化细渣孔隙结构发达,比表面积丰富,>75μm粒级产品可直接作为优质的吸附材料;与气化燃料煤相比,气化细渣各粒级产品燃烧的特征温度均显著提高,从着火温度看,除<45 um颗粒外,着火特征温度都高于作为参照的无烟煤;由于气化细渣中丰富孔隙率的存在,增大了颗粒与氧气的接触面积,使燃烧中后阶段燃烧峰值温度低于无烟煤,且燃尽温度明显低于无烟煤。

    2021年03期 v.27;No.133 61-69页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 6617K]
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  • 气化细粉灰预热无焰燃烧煤氮转化与NO_x排放特性

    丁鸿亮;欧阳子区;

    为实现煤化工固废——气化细粉灰的清洁高效利用,采用先进的煤粉自预热燃烧技术,在30 kW固体碳基燃料预热无焰燃烧试验平台上,针对不同预热温度、不同预热燃烧器当量比下的烟煤经循环流化床气化后,细粉灰中氮的转化及NO_x排放特性进行试验研究。结果表明,气化细粉灰能在该试验系统上实现稳定的无焰燃烧。预热可明显改善气化细粉灰的燃烧特性改善具有重要作用。几乎全部挥发分氮在预热燃烧器内的强还原性气氛下提前脱除,主要向N_2、NH_3与HCN三种含氮物质转化,焦炭氮为后续燃烧中NO_x的主要来源。预热温度对预热过程中煤氮向N_2的转化率影响显著,预热燃烧器空气当量比直接关系煤氮向N_2和NH_3的转化率,且与焦炭氮析出情况密切相关。预热温度和预热燃烧器空气当量比对NO_x排放浓度及燃料氮向NO_x转化率的影响效果差别明显。在预热温度为902℃、预热燃烧器空气当量比为0.45的条件下,NO_x排放浓度和燃料氮向NO_x转化率最低,分别为83.02 mg/m~3(6%O_2)和5.94%。

    2021年03期 v.27;No.133 70-80页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 5731K]
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  • 煤气化细渣浮选脱碳试验研究

    于伟;王学斌;白永辉;刘莉君;史兆臣;赵宇轩;谭厚章;

    煤气化细渣是煤炭气化过程中产生的固体废弃物,目前主要通过填埋方式处理,但由于其含碳量较高,仍具有一定的利用价值,碳灰分离是实现其减量化、资源化利用的关键。以榆林地区煤气化细渣为研究对象,采用浮选方法进行脱碳试验,在基本特性分析的基础上,研究不同浮选条件及工艺对分选效果的影响,当柴油用量14 kg/t、仲辛醇用量14 kg/t时,经一次分选,精矿产品灰分为37.88%,尾矿产品灰分为51.65%,可燃体回收率51.99%;采用一粗一精一扫浮选工艺流程,粗选柴油用量14 kg/t、扫选柴油用量7 kg/t时,可得精矿灰分18.87%、产率20.30%的产品,最终计算精矿产率为41.76%,灰分27.92%,可燃体回收率55.08%。通过一粗一精一扫浮选工艺流程,该煤气化细渣中的碳灰得到较好的分选分离,但整体浮选药剂消耗过高,且粗选过程细粒物料更易上浮成为精矿产品,扫选过程继续添加药剂后才能使粗颗粒物料有效上浮,导致出现扫选精矿比精选精矿灰分更低的现象。对该煤气化细渣样品进行表面形貌、孔隙结构、表面官能团分析以及小浮沉试验,表明样品比表面积大、孔隙结构发达,易吸附大量药剂,导致浮选药剂消耗过大,经济性差。

    2021年03期 v.27;No.133 81-87页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 6041K]
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  • 100 t/d气化飞灰预热燃烧锅炉设计与运行

    满承波;朱建国;吕清刚;欧阳子区;刘敬樟;

    煤气化技术是煤炭梯级利用的主要方式之一,近年来发展迅速、使用广泛。但煤气化过程无法将煤中的碳全部转化利用,煤经过气化后仍有部分可燃物残留在气化飞灰中。其中循环流化床煤气化产生的气化飞灰碳含量相对较高,低位发热量达12~25 MJ/kg,若能加以利用会显著提高碳的利用率。气化飞灰的挥发分极低,传统燃烧技术很难处理。为了实现气化飞灰的高效燃烧,并同时控制燃烧的NO_x排放水平,提出并发展了预热燃烧技术。该技术将气化飞灰在流化床预热燃烧器中进行预热,在缺氧条件下通过化学反应产生热量将燃料自身预热至850~950℃并脱除部分燃料氮,再将预热后的燃料通入煤粉炉炉膛,在炉内通过分级配风实现高效低NO_x燃烧。针对一台采用预热燃烧技术的气化飞灰预热燃烧锅炉,开展调试和工程试验,通过考察预热燃烧器和炉膛内的温度分布和变化规律、气化飞灰的燃烧效率以及NO_x原始排放,研究气化飞灰的预热特性、预热后的高温气固混合燃料的燃烧特性和NO_x排放特性。结果表明,预热燃烧锅炉可以燃用挥发分<3%的气化飞灰,锅炉运行稳定,气化飞灰燃烧效率可达98%以上,NO_x原始排放浓度最低可达261.94 mg/m~3,经脱硝处理能达到超低排放。预热燃烧锅炉实现了气化飞灰的高效低氮燃烧,证明了预热燃烧技术在超低挥发分燃料处理方面的可行性和技术先进性。

    2021年03期 v.27;No.133 88-93页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 2431K]
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  • 西北地区气流床煤气化细灰理化特性研究

    王文钰;李伟;梁晨;任强强;

    气化细灰是气流床气化炉的出口粗煤气经过洗涤后黑水沉淀得到的产物,是一种煤基固体废弃物,尚无大规模资源化处置方案。为了开发气化细灰高效脱碳技术,利用激光粒度仪、元素分析仪、扫描电子显微镜及能谱仪、X射线衍射仪、X射线荧光光谱仪、BET比表面积分析仪、热重分析仪等分析设备针对我国西北地区3种气流床煤气化细灰(DSG、HL、SH)的化学成分、粒径、微观形貌、孔隙结构、熔融特性和燃烧特性进行分析。结果表明:气化细灰水分较高均在40%以上,热值均低于10 MJ/kg,挥发分低,且孔隙结构差,表面存在熔融渣层。较差的孔隙结构阻碍未燃碳与氧气接触,制约了气化细灰的脱碳反应。热重分析中DSG、HL、SH的失重率分别为13%、29%和17%,相比3种气化细灰中原本的残碳16%、37%和48%,DSG气化细灰残碳消耗81%,HL气化细灰残碳消耗78%,SH气化细灰残碳消耗35%。氧气浓度由21%升至30%,一定程度上提高了气化细灰反应活性。目前常规的燃烧脱碳技术无法实现气流床煤气化细灰的高效脱碳,因此需开发新型的燃烧脱碳技术,为气化细灰的资源化利用提供支撑。

    2021年03期 v.27;No.133 94-100页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 3543K]
    [阅读次数:25 ]
  • 中石化典型地区气化炉渣基础物性分析研究

    杨宏泉;孙志刚;曲江山;曾宪松;张建波;李少鹏;李会泉;

    随着煤炭资源高值转化技术的不断开发与升级,气化渣是我国近年来产生的重要固废,年产生量巨大,对环境造成严重的污染。针对气化渣的资源属性,目前以低端建工建材和高端陶瓷等铝硅复合材料制备两大方面为主,但随着我国基础设施建设日趋完善,建工建材利用日趋饱和,因此气化渣高值转化利用成为当前的研究热点。但因缺乏对气化渣自身元素/物质组成的稳定性、赋存状态等方面的认识,目前多数复合材料制备处于实验室研究阶段,尚不足以实现工业化生产。以中石化不同地区气化渣为原料,分别考察不同地区细渣/粗渣的元素组成、物质组成、微观形貌及元素赋存形态,明确气化渣以铝硅酸盐玻璃体(约40%)和无定型碳颗粒(5%~50%)为主,铝硅含量总量在40%左右,铁钙含量在20%~40%,大部分钙铁与其形成共熔体,少部分钙铁单独存在;细渣和粗渣的主要区别在于粗渣颗粒含碳量(5%~20%)比细渣(20%~50%)低,细颗粒含碳量高,粗颗粒玻璃相反应活性高于细渣。

    2021年03期 v.27;No.133 101-108页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 2854K]
    [阅读次数:23 ]
  • 煤气化渣基氨氮吸附剂的制备及吸附性能研究

    马超;王兵;樊盼盼;严晓辉;鲍卫仁;常丽萍;王建成;

    水中氨氮含量过高,会导致“水华”、“赤潮”等现象,破坏生态平衡。为了实现对工业和生活废水中氨氮的高效去除,以煤气化过程中产生的大宗煤气化渣经过水介旋流器分选后,得到富碳细渣(RCS)产物为原料,制备了煤气化基氨氮吸附剂,并对其氨氮吸附性能进行研究。物理吸附结果显示,吸附剂比表面积为311 m~2/g。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外吸收(FT-IR)光谱等对吸附剂进行结构表征。RCS水热后生成了较为规整的A型沸石和SAPO-20型分子筛杂晶。氨氮吸附试验表明,在固液比为10 g/L、溶液初始pH=6.8、氨氮初始浓度为60.0 mg/L、接触时间为1 min时,吸附剂对氨氮的平衡吸附量为3.5 mg/g,去除率达51.0%。但同等条件下RCS对氨氮的去除率仅为8.1%。吸附剂对氨氮吸附等温线符合Freundlich方程,吸附剂吸附氨氮行为符合准一级动力学方程。

    2021年03期 v.27;No.133 109-115页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 2714K]
    [阅读次数:21 ]
  • 煤气化飞灰流态化改性与再气化特性试验研究

    梁晨;褚福浩;任强强;王小芳;

    随着煤化工技术的兴起,煤气化飞灰的资源化处理成为急需解决的“卡脖子”问题。利用商业流化床气化飞灰在15 kg/h改性气化试验台上进行试验,研究了流态化改性对气化飞灰形貌特性和灰熔融特性的影响以及改性飞灰的再气化特性。结果表明:利用流化态改性可实现气化飞灰在1 200℃下的再气化。气化飞灰经流态化改性后,由于热破碎和残炭的气化反应具有清理孔隙和促进孔隙生成作用,使颗粒总孔体积和比表面积升高,同时改性气化剂水蒸气和氧气浓度的增加会进一步促进改性飞灰孔隙特性的改善。另一方面气化飞灰经流态化改性后,灰分矿物质中高熔点组分陨硫钙石转化为熔点较低的硬石膏,使灰熔融温度降低,灰分黏温曲线更平缓,临界黏度温度降低。在改性飞灰的再气化过程中,与900℃流态化改性过程相比,在下行气化炉1 200℃,通过水煤气反应改性飞灰明显气化,有效气CO+H_2产率达0.29 m~3/kg,系统碳转化率达71.2%。

    2021年03期 v.27;No.133 116-122页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 3709K]
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  • 单颗粒油页岩热解产物影响因素试验研究

    冯卫强;白瑞祺;冯玉鹏;姚宣;张缦;黄逸群;杨海瑞;

    油页岩是我国重要的非常规油气资源,其开发利用对缓解我国能源短缺问题具有重大意义。油页岩灰分高,使油页岩热解过程中气相物质在颗粒内受到的传质阻力较大,影响热解产物的分布。搭建了单颗粒油页岩热解试验台,针对灰层传质阻力对单颗粒油页岩热解特性的影响进行试验研究,对油页岩热解过程提供更本质的理解,为热解模型搭建提供基础,重点探究颗粒粒径、热解温度等因素对热解产物分布的影响,得到不同气体流速、颗粒粒径和热解温度下单颗粒油页岩热解产物的分布。研究发现,气体流速对油页岩颗粒热解产物分布影响不大;随着颗粒粒径增加,热解一次产物在析出颗粒前,发生更多热解二次反应,通过复杂的热解二次反应使部分热解产物重新被固定于半焦中,导致产物中页岩油比例下降、气体比例增加。颗粒粒径越大,在高热解温度下热解二次反应越明显,导致粗颗粒热解产物中页岩油比例随热解温度的升高,呈先升后降的趋势,而细颗粒热解产物中页岩油的比例随着热解温度的增加而增加。

    2021年03期 v.27;No.133 123-128页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 2391K]
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述评

  • 甲烷二氧化碳重整镍基催化剂的研究进展

    吴兴亮;吕凌辉;马清祥;曾春阳;赵天生;

    甲烷二氧化碳重整制合成气是对甲烷、二氧化碳这2种温室气体资源化利用的有效途径。近年来,研究最多的领域是关于该反应催化剂的开发,其中镍基催化剂的研究最广泛。为了全面了解甲烷二氧化碳重整反应及镍基催化剂的应用,介绍了甲烷二氧化碳重整反应的热力学研究及机理;分析了镍基催化剂的积碳原因及消碳途径;论述了镍基催化剂的载体、助剂、制备方法对催化剂催化性能的影响;最后对镍基催化剂未来的研究方向进行了展望。热力学研究结果显示,高温低压有利于甲烷二氧化碳重整反应的进行;针对甲烷二氧化碳重整反应的机理尚没有统一的定论,不同催化剂应用于该反应,作用机理也不同;镍基催化剂积碳主要由甲烷裂解反应、一氧化碳歧化反应及一氧化碳氧化还原反应产生,为解决积碳问题,从催化剂方面着手,通过调控催化剂性质抑制积碳;载体性质、助剂类型、制备方法不同会对镍基催化剂产生不同作用;镍基催化剂距离工业化应用还有一段距离,在未来发展中可优化催化剂制备条件,深入探究催化剂的积碳机理,理论与实践相结合,进一步探究镍基催化剂的性能。

    2021年03期 v.27;No.133 129-137页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 2339K]
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  • 电吸附技术在电力行业废水处理中的应用

    许勇毅;杨定畅;王峰;刘畅;马岚;邢浩若;崔凌霄;马双忱;

    传统的废水处理技术面临着系统繁杂,运行费用高、易结垢和腐蚀等问题,因此需要采用一种一体化的多功能耦合系统,兼顾除盐、防垢等功能,用以除去废水中的污染物。电吸附技术是一种可实现水的净化、淡化的新型水处理技术,可在低能耗的前提下有效去除水中的杂质离子而不结垢。综述了电吸附理论的发展沿革、电吸附原理和双电层理论要点、电吸附结构及其工作流程等,介绍了几种主要的电吸附材料及其优缺点。基于日趋严格的环保要求,电吸附技术以其低能耗、低成本、无二次污染等优势,可望在电力行业得到较广泛的应用。

    2021年03期 v.27;No.133 138-146页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 2583K]
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研究论文

  • 2种单煤混合粉磨对煤粉矿物分布影响规律研究

    吴锁贞;王庆松;程健林;高通;杨云飞;张洪;

    煤中矿物质分布规律直接影响锅炉结渣和超细颗粒物形成,研究了2种单煤混合粉磨对煤粉中矿物质分布影响规律。将准东原煤和晋城原煤分别破碎到3 mm以下,按照质量比70∶30、50∶50、30∶70混合粉磨至150 mm以下,对各煤粉样品进行浮沉分离,研究密度组成、工业分析组成、显微组成和煤灰化学组成变化。结果发现,2种单煤混合粉磨过程中互相影响强烈,混煤煤粉密度分布和2种单煤加权平均相比发生明显分化。混合粉磨使混煤中<1.5 g/cm~3和>1.7 g/cm~3组分占比下降,而1.5~1.6 g/cm~3组分大幅上升;根据各密度级别煤粉挥发分和显微镜观察发现,晋城煤富集于混煤煤粉<1.5 g/cm~3组分中,而准东粉主要富集在1.6~1.7 g/cm~3组分中;相比2种单煤煤粉,不同密度级别混煤煤灰化学组成分布更均匀。2种单煤易磨性不同是混煤煤粉组成发生偏析的根本原因。

    2021年03期 v.27;No.133 147-152页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 5350K]
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  • 呼伦贝尔煤与3种富氢有机物共热解相互作用研究

    何文静;张兰君;赵一博;朱飞;张胜象;

    通过考察呼伦贝尔煤与3种富氢有机物(纤维素、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、高密度聚乙烯(HDPE))共热解过程热失重、自由基浓度、固定床热解产物产率变化,并与单独热解对比,解析共热解过程中不同原料热解产生的自由基碎片在逸出床层过程中的相互作用。试验发现,煤/纤维素、煤/PVP、煤/HDPE共热解在150~600℃的失重量分别为61.18%、60.26%和64.31%,均低于计算值62.55%、63.53%和66.76%;温度高于400℃时,共热解过程自由基浓度试验值均低于计算值(单独热解结果平均值);固定床热解试验中,固体产率分别为37.9%、39.0%和34.0%,与计算值(37.5%、36.5%和33.6%)相当或略高,液体(包含水和焦油)产率试验值分别为33.3%、44.9%和53.2%,均低于计算值(39.8%、51.3%和57.1%),气体产率试验值分别为28.8%、16.1%和12.9%,均高于计算值(22.7%、12.2%和9.3%)。因此共热解过程中,不同原料热解产生的自由基碎片在逸出床层过程中会相互作用,挥发性自由基和稳定自由基之间的结合最明显,挥发性自由基逸出阻力增加,二次反应增大。

    2021年03期 v.27;No.133 153-158页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 3967K]
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  • 褐煤与稻壳共热解过程中氢的迁移及分布特征研究

    何培红;黄胜;吴幼青;吴诗勇;

    为考察外加富氢物质对低阶煤热解焦油产率及质量的影响规律,阐明低阶煤与外加富氢物质共热解作用机理,以锡林浩特褐煤(XL)和稻壳(DK)为原料,在铝甑干馏炉中进行低温共热解,通过比较单独热解与共热解产物产率及氢分布的实际值与理论值,研究锡林浩特煤与稻壳共热解过程中氢的迁移及分布特征。结果表明:锡林浩特煤与稻壳共热解过程中发生了协同作用,稻壳木质素中的甲氧基与锡林浩特煤热解产生的自由基结合,使焦油中含甲氧基的酚类物质增多。锡林浩特煤与稻壳共热解对水和气体产物的形成存在正协同作用,与理论值相比,转移到水和气体产物中的氢分别增加了1.22%~3.33%和1.16%~2.39%;而转移到焦油中的氢降低了1.00%~3.53%。稻壳中碱金属及碱土金属元素(AAEMs)不仅加剧稻壳中焦油的二次裂解,也促进锡林浩特煤中焦油的二次裂解,导致气体中C_2~C_4烃产率增加,使氢从焦油中转移到气体产物中。

    2021年03期 v.27;No.133 159-165页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 3955K]
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  • 内蒙古褐煤热解过程中的破碎/粉化特性

    周琦;

    为了揭示内蒙古褐煤(X-L和B-L)在热解过程中的破碎/粉化特性,提出了描述颗粒破碎/粉化的表征指标,利用实验室固定床和流化床试验装置研究不同热解条件对颗粒破碎/粉化的影响。结果表明,单独热力加载方式下的粒度变化率和粉化率分别为6.83%和2.95%,单独机械力加载方式下的粒度变化率和粉化率分别为2.72%和1.54%,单独热力加载方式下的粒度变化率和粉化率均高于单独机械力加载方式;单独热力加载方式下颗粒的总孔体积为原煤总孔体积的4.34倍,大孔和介孔的容积均大幅扩充,验证了半焦孔隙结构和粒度分布的改变主要与热力加载有关,机械力加载只会造成颗粒表面的破碎;在热力和机械力耦合加载作用下粒度变化率为9.76%,粉化率为5.09%,均高于单独热力或机械力加载方式;煤中挥发分越高,热解焦油产率越高时,颗粒粉化率越大;建立了煤热解破碎前后平均粒径关联的函数模型,与试验值对比相对误差较小(B-L对应相对误差≤3%,X-L对应相对误差≤10%),能够预测褐煤在热解过程中的破碎/粉化程度。

    2021年03期 v.27;No.133 166-173页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 3019K]
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  • 旋流对冲锅炉侧墙贴壁风结构优化及布置数值模拟

    朱宣而;黄亚继;岳峻峰;陈波;张恩先;邹磊;李海洋;刘鑫雅;朱志成;

    以一台650 MW超临界旋流对冲锅炉为研究对象,通过数值模拟方法分析了不同喷口型式、喷口高度下侧墙水冷壁附近烟气成分分布特性,优选出喷口高度h=40 mm的圆形槽状型式设计了一套缓解侧墙高温腐蚀的贴壁风组合方案,并通过全炉膛模拟对方案进行效果评估。结果表明:在未添加贴壁风的原始工况下,模拟结果显示的侧墙高CO浓度区域与实际腐蚀发生的位置吻合;在安装位置、喷口高度、喷口速度及风量均保持一致的条件下,圆形槽状喷口、方形竖槽喷口、方形横槽喷口对高温腐蚀面积比ε的降幅分别为4.23%、2.42%、5.70%,其中圆形槽状喷口不仅具有较好的防腐效果,且其O_2气膜的分布特性也更适合工程应用;在保持喷口型式、安装位置、喷口风量一致的条件下,在喷口射流上游,喷口气流与炉膛主流的相对速度对O_2气膜浓度的衰减起主导作用;在喷口射流下游,炉膛主流的强度和对喷口气流的冲刷面积对O_2气膜浓度的衰减起主导作用,h=30、40、50、60 mm四种喷口对高温腐蚀面积比ε的降幅分别为5.62%、4.23%、3.87%、3.20%。实际工程应用中,为保持较好防腐效果的同时,避免阻力损失过大及气流速度过大造成水冷壁管壁磨损,建议选取h=40 mm喷口为宜。设计的贴壁风组合方案可在侧墙大部分区域形成相互交叉的O_2气膜,将高温腐蚀易发区域所占比例降低至12.88%,且该方案对炉内燃烧及污染物的排放影响较小。

    2021年03期 v.27;No.133 174-181页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 7330K]
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  • 300 MW四角切圆锅炉低负荷下燃烧特性数值模拟研究

    江志铭;张妍;李越胜;邱燕飞;宋长志;刘虎;邓磊;车得福;

    随着环保标准提高,电站锅炉NO_x排放量控制日益严格。低氮改造可以有效降低NO_x生成,而对于改造后低负荷下炉内燃烧特性研究有限。对某电厂低氮改造后的一台300 MW四角切圆煤粉锅炉进行了低负荷下多工况燃烧特性的数值模拟,研究了过量空气系数、燃尽风量和一次风喷口给煤量对炉内速度场、温度场、组分浓度场的影响。通过改进网格系统,提高模拟结果的准确性。数值模拟结果和试验测量值偏差较小,说明其数值模拟结果可信。结果表明:随着过量空气系数的增加,炉内燃烧温度升高,还原性物质减少,NO_x排放量增加,当过量空气系数从1.20增加到1.30时,NO_x排放从221.12 mg/m~3增加到196.26 mg/m~3;随着燃尽风量增加,主燃区温度降低,燃尽区温度升高,主燃区温度的降低抑制了热力型NO_x的生成,NO_x排放量降低,当燃尽风量从20%增加到30%时,NO_x从231.21 mg/m~3降低到180.95 mg/m~3;一次风喷口给煤量变化对炉膛内温度场、组分浓度场和NO_x生成影响较小。

    2021年03期 v.27;No.133 182-188页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 5386K]
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  • 145 t/h高温超高压CFB锅炉设计及优化试验研究

    吴剑恒;连荣清;邓国荣;李波扬;庄煌煌;陈志渊;江鹭;何宏舟;

    为高效、清洁燃烧福建无烟煤,分析提炼国内第1台燃用福建无烟煤145 t/h高温超高压CFB锅炉的设计特点为传统的“高燃烧温度、高炉膛高度、低烟气流速”与先进的汽冷式高温旋风分离器、炉膛上部布置屏式过热器等相结合。研究入炉煤粒径、二次风率对燃烧效率与锅炉负荷的影响,并提出具体改进建议。结果表明,通过调大筛分机筛网尺寸、调小破碎机锤头间隙优化入炉煤粒径,飞灰可燃物含量从12%~15%降低到8%~10%,并存在最佳的二次风率(本次试验结果为0.45~0.50)使锅炉负荷平稳、燃烧效率高;开展缩减分离器进口烟道宽度和除尘器飞灰再循环燃烧的优化改进,提高了锅炉带负荷能力,锅炉热效率提高约1%;建议开展缩短中心筒长度、缩小中心筒内径、缩减回料立管内径等措施来提高分离效率。5年多的运行实践证明其设计成功,年平均运行时间超过7 550 h,年平均负荷率达到95.35%,第三方测试151 t/h负荷下锅炉平均热效率为90.57%,为建设小容量高参数机组提供实践佐证。

    2021年03期 v.27;No.133 189-197页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 4933K]
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  • 生物质与煤直接耦合燃烧试验研究

    倪刚;杨章宁;冉燊铭;李维成;莫春鸿;张秀昌;

    为了研究生物质不同掺烧位置、掺烧比例、生物质一次风温和风率以及不同煤种掺烧后对锅炉NO排放以及飞灰可燃物的影响,基于50 kW下行炉煤粉综合试验台进行了生物质颗粒掺烧热态试验。试验结果表明,生物质输入热量掺烧比例为6%时,生物质从不同位置掺入,NO排放都有一定程度下降,不同位置降幅不同,生物质从还原区送入时NO排放下降幅度最大,烟煤下降幅度为23.47%,贫煤下降幅度为13.64%;烟煤掺烧生物质时从燃烧前期加入利于煤粉燃尽,贫煤掺烧生物质时从燃烧后期加入利于煤粉燃尽,总体上掺入生物质后,炉膛出口烟气温度都有不同程度上升;生物质输入热量掺烧比例从6%提高到12%后,与烟煤耦合燃烧时NO排放降幅从23.31%增至39.5%,与贫煤耦合燃烧时NO排放的降幅从13.61%降至10%,但贫煤作为主燃料时,NO下降绝对值高于烟煤;不同生物质对NO下降幅度与生物质中氮含量相关,氮含量越低,NO下降幅度越大;提高生物质的一次风温,飞灰可燃物含量从13.88%降至7.62%,不影响安全的情况下,应尽量提高生物质一次风温度;生物质一次风率的变化对燃烧效率影响较小。

    2021年03期 v.27;No.133 198-203页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 3286K]
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  • 生物质富氧燃烧模式下KCl熔盐腐蚀特性研究

    巴特德力格;张嘉烨;王永兵;李鹏;王昭;王学斌;谭厚章;

    生物质直燃和富氧燃烧技术耦合使CO_2负排放成为可能。但与常规的化石燃料相比,生物质中含有大量的碱金属化合物,可能加剧锅炉受热面的腐蚀风险,为锅炉运行带来安全隐患。KCl是生物质灰的重要组成之一,研究KCl熔盐对受热面的腐蚀规律具有重要意义。在模拟烟气高温腐蚀试验系统上进行KCl的熔盐腐蚀试验研究。选用2种过热器、再热器材料(TP347H、HR3C)制片,采用新型的镀盐系统模拟碱金属在管壁上的冷凝过程,进而在不同模拟烟气环境下开展腐蚀增重试验,最终对腐蚀试片进行微观形貌及产物成分分析。结果发现,熔盐腐蚀和气氛腐蚀的增重曲线整体随时间呈抛物线变化;相同腐蚀温度条件下,过热器、再热器表面沉积KCl时,腐蚀速率比气氛腐蚀显著提高;温度升高能显著加剧材料腐蚀,与450℃相比,2种材料在650℃下的平均腐蚀速率提高16倍以上;与常规空气燃烧模式相比,富氧燃烧模式下,CO_2能促使Cr元素向金属表面迁移,进而对金属表面起保护作用,减轻富氧燃烧模式下的腐蚀程度;高湿烟气环境下,水蒸气能一定程度上抑制2种管材的熔盐腐蚀过程;与TP347H相比,Cr、Ni含量较高的HR3C耐熔盐腐蚀性能更强。

    2021年03期 v.27;No.133 204-210页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 6846K]
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  • 垃圾焚烧烟气臭氧同时脱硝脱汞反应动力学研究

    邵嘉铭;王智化;林法伟;唐海荣;许岩韦;何勇;岑可法;

    近年来,臭氧多种污染物一体化脱除技术在大气环境治理方面得到了广泛应用。臭氧作为一种强氧化剂,除了可将烟气中的NO深度氧化外,还可实现对微量重金属元素Hg的氧化脱除。通过建立臭氧与多种烟气污染物的反应动力学机理,采用Chemkin Pro软件,对某垃圾焚烧烟气臭氧同时脱硝脱汞过程进行反应动力学模拟。通过对NO、Hg与O_3反应的敏感度系数分析,得到O_3对NO和Hg氧化的关键基元反应,从而提出O_3和Hg的氧化反应路径;并进一步改变原烟气的初始参数,探究烟气温度、摩尔比和反应时间对NO和Hg脱除过程的影响。模拟结果表明,随着O_3/NO摩尔比增大,NO和Hg的氧化脱除效率增大。温度对于O_3深度氧化NO过程和Hg氧化脱除过程均有显著影响,温度过低,反应速率较慢,氧化过程延长;温度过高,反应速率加快,但由于中间产物的氧化分解,导致总体氧化脱除效率降低; NO深度氧化为N_2O_5的反应时间远大于初级氧化为NO_2的反应时间,深度氧化时间为5~8 s,最佳反应温度为60~80℃;垃圾焚烧过程产生的HCl气体对Hg氧化具有促进作用,Hg氧化为Hg~(2+)的反应时间在4~6 s,最佳反应温度在110℃左右,最终氧化产物为HgO和HgCl_2。

    2021年03期 v.27;No.133 211-216页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 4683K]
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  • 活性焦低温脱除烟气中NO的试验及机理研究

    张媛;陈隆;

    活性焦是一种优良的孔隙结构材料,前人研究了活性焦在中高温条件下的脱硫脱硝性能,但鲜见其在低温(<100℃)条件下的脱硝性能研究。为了研究活性焦低温脱除NO特性,按照煤粉工业锅炉实际烟气组分配制模拟烟气,搭建固定床反应器试验台架,通过改变温度、氧浓度、SO_2浓度、水分等参数,研究工艺条件对活性焦脱除NO效率影响。采用红外光谱(FT-IR)、原位红外、热重试验(TG-DTA)、光电子能谱(XPS)、程序升温脱附(TPD)等手段表征反应前后活性焦的微观结构和表面化学性质。结果表明:50~90℃,温度越低,氧浓度越高,活性焦脱除NO效率越高。SO_2和水分的存在均不利于活性焦脱除NO。SO_2极性强,会与NO竞争吸附位及活性位点,水分则会在活性焦表面形成一层水膜,使活性焦毒化。活性焦低温脱除NO同时发生物理吸附和化学催化氧化作用,以物理吸附为主。物理吸附依赖于活性焦丰富的微孔结构和优良的比表面积。化学催化氧化依靠烟气中的游离氧气和活性焦表面的含氧官能团。NO开始脱附的温度为150℃,225℃时脱附浓度最高,600℃全部脱附。NO_2开始脱附温度为175℃,225℃时脱附浓度达到最高,500℃时全部脱附。

    2021年03期 v.27;No.133 217-224页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 5576K]
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  • 合成NaY型沸石的CO_2吸附特性

    孙锋;王晨阳;罗聪;李小姗;罗童;

    沸石类CO_2吸附剂具有操作能耗低、对设备的腐蚀性小、循环性能稳定等优点,但存在气体吸附容量相对较小的不足。为了获取高效的沸石CO_2吸附剂,需要采用先进合成方法提高沸石类吸附剂的CO_2捕集能力以克服其吸附容量低的劣势。采用水热法合成了NaY型沸石吸附剂,对比了其与13X、4A型沸石的CO_2吸附特性,研究了压力、温度以及溴化钠改性对CO_2吸附能力的影响。结果表明,3种吸附剂的CO_2吸附容量均随着温度的上升而下降,随着压力的增加而增加。在25℃、0.1 MPa条件下,NaY型沸石的CO_2吸附容量最大,达到3.74 mmol/g。经过8次吸附-脱附循环后NaY型沸石的吸附性能最稳定,只下降了2.5%。采用溴化钠浸渍法对NaY型沸石进行了改性研究,发现溴化钠浸渍改性可以提高NaY型沸石吸附剂的CO_2吸附容量。在一定范围内随着溴化钠溶液浓度的增加,改性吸附剂的CO_2吸附容量增加。以0.1 mmol/g溴化钠溶液改性的吸附剂在25℃、0.1 MPa条件下具有4.05 mmol/g的CO_2吸附容量,相较于未改性的NaY型吸附剂,其吸附容量提升了8.4%。但当溴化钠溶液浓度超过0.1 mmol/g时,进一步提高浓度对于吸附剂性能提升不明显。最佳的溴化钠浸渍改性NaY型沸石的浓度为0.1 mmol/g。

    2021年03期 v.27;No.133 225-231页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 3847K]
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  • 燃料流态化预热后NO_x生成路径及详细机理研究

    刘玉华;刘敬樟;吕清刚;朱建国;朱书骏;

    为进一步控制污染物排放和实现碳中和的目标,富氧燃烧技术作为一种清洁燃烧技术受到广泛关注,将其与基于循环流化床预热的新型燃烧技术结合后,有利于进一步降低NO_x排放以及增强燃料的适应性。为探究不同燃料在预热富氧燃烧技术中NO_x的迁移规律,基于循环流化床预热的O_2/CO_2燃烧技术,采用神木烟煤与半焦2种对比燃料,利用CHEMKIN反应动力学软件的完全搅拌反应器(PSR),以预热燃料为输入条件,通过生成速率分析法(ROP)和敏感性分析法(SA) 2种分析方法对下行燃烧室内气相燃烧过程中NO_x迁移路径进行探究。将模拟计算与前人试验进行对比,结果表明:两段PSR模型能够对下行燃烧室的气相燃烧进行较好的计算模拟,模型适应性较好且输入参数设置方法可行。在O_2/CO_2气氛下,下行燃烧室内的燃烧产物CO_2以生成反应为主,主燃区CO_2分压的增大对NO生成有一定的促进作用。烟煤与半焦在整个燃烧过程中含氮物质发生气相反应的基本途径一致。在主燃区,NH_3转化的主要路径为:NH_3→NH_2→NH→HNO→NO,烟煤燃烧中,NH_3转化出现NH→N→NO反应,而HCN除消耗反应外,还可以由烃基与NO反应生成。对于半焦而言,烃基浓度增大对于NH_3和HCN的生成均起到促进作用。

    2021年03期 v.27;No.133 232-240页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 10285K]
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  • 燃煤工业锅炉半干法脱硫除尘系统颗粒物排放特性研究

    王建朋;段璐;纪任山;王志强;杨石;王乃继;

    随着国家对固定源颗粒物排放要求越来越严格,需对颗粒物在污染物控制系统中排放过程的物理、化学变化进行深入研究。基于半干法脱硫技术的某煤粉工业锅炉污染物控制系统,在系统沿程设置4个测点进行颗粒物等速采样,并通过称重、激光粒度仪、SEM-EDS及XRD等手段对颗粒物进行测试分析。结果表明,4个测点的颗粒物浓度分别为9.90 g/Nm~3、793.50 g/Nm~3、92.14 g/Nm~3和26.72 mg/Nm~3。烟气排放出口实测颗粒物浓度为16.84 mg/m~3,实测含氧量为8.07%,折算成基准氧含量9%时布袋除尘器出口颗粒物排放浓度为12.69 mg/m~3,满足工业锅炉排放要求。此半干法脱硫反应器进口的颗粒物主要由锅炉出口飞灰与增湿循环灰结合而成,粒径分布呈现出典型的双峰分布形态,峰值出现在0.7和22μm处,其中粒径小于1、1.0~2.5、2.5~10μm和大于10μm的分级浓度占比分别为2.38%、2.59%、16.47%和78.54%;经过脱硫反应器后,颗粒物的粒径分布峰值向大粒径方向迁移,分别出现在1和90μm处,其分级浓度占比波动不大;旋风分离器后,飞灰颗粒物的粒径分布峰值向小粒径方向迁移,分别出现在0.7和6μm处,飞灰颗粒物总浓度及分级浓度下降,其中大粒径颗粒物占比明显下降。4个测点的颗粒物无论从形态还是成分上都有所不同,锅炉出口飞灰颗粒物不规则结构偏多,且存在明显团聚现象,颗粒物粒径偏大,其组成成分与燃煤飞灰类似;脱硫反应器出口飞灰颗粒物较大不规则多孔块状结构明显减少,而不均匀规则球型结构物质含量增多,颗粒物表面附有细小不规则物质,元素含量中Si、S和Ca元素含量有所增加;经过XRD检测分析发现,脱硫前颗粒物主要组分为钙矾石、SiO_2和Ca(OH)_2等,与燃煤飞灰组分一致,脱硫后组分发生变化,主要组分为CaO、CaSO_4·2H_2O和SiO_2。

    2021年03期 v.27;No.133 241-247页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 6539K]
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  • 生物质与低变质烟煤的流化床共热解及除尘技术研究

    黄勇;刘巧霞;刘丹;张晓欠;王武生;

    在自主搭建的公斤级流化床热解装置中探索了秸秆与低变质烟煤的共热解特性,考察了温度、压力、进料速率等因素对除尘效率的影响。结果表明:在掺混比(低变质烟煤∶秸秆)=70∶30、温度600℃、压力0.3 MPa以及N_2气氛条件下,秸秆热解提供足够的氢及碱金属/碱土金属元素,使煤热解自由基和氢供体的反应达到平衡,改变煤的黏结性并破坏煤的黏结成焦,最大程度释放煤中挥发分,使共热解油收率最大为16.90%,高于理论收率13.05%。随着温度升高,含尘气体的密度、黏度等发生变化,进而改变粉尘的运动规律,半焦颗粒热团聚作用增强且黏性阻力变大,气固分离效率先增加后降低,在450~500℃时达到最大,为96.8%。压力由0.1 MPa升至0.7 MPa,气固分离效率由97.52%降至96.34%。加压抑制挥发分析出而使其发生二次裂解,热解油收率由21.05%降至18.64%。高进料速率下具有较大的料粉浓度,造成气固分离效率降低。进料速率由1.0 kg/h增至2.5 kg/h,气固分离效率由98.2%降至93.5%,热解油收率由21.05%降至18.22%,油中含尘率由1.05%增至5.04%。

    2021年03期 v.27;No.133 248-253页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 2719K]
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  • 煤层气中CH_4/CO_2分离用椰壳活性炭的制备

    梁江朋;马博文;

    为解决煤层气中CH_4/CO_2分离用吸附剂的难题,以椰壳炭化料为原料,通过水蒸气活化工艺制备活性炭吸附剂,考察了活化温度、活化时间和改性剂添加量对变压吸附分离CH_4/CO_2性能的影响。结果表明,制备活性炭吸附剂最适宜的条件为:炭化温度600℃,活化温度800℃,活化时间30 min,改性剂添加量10%。最适宜的条件下制备的活性炭吸附剂对CH_4和CO_2的饱和吸附量分别为2.34 mmol/g和3.23 mmol/g,CO_2/CH_4平衡吸附分离系数可达到10.27,较不改性条件下平衡分离系数提高了190%,对CO_2/CH_4有良好的分离效果。随着活化温度的提高,CO_2/CH_4平衡吸附分离系数和CO_2和CH_4的吸附量均呈现先增加后降低的趋势,这是由于活化温度达到800℃后,活化温度反应速度显著增快,使微孔壁面容易烧穿形成中孔,甚至进一步形成大孔,活性炭吸附剂比表面积降低,微孔数量变少,吸附能力降低;随着活化时间的延长,CO_2/CH_4平衡分离系数和CO_2和CH_4的吸附量呈现先增加后降低的趋势,这是由于活化时间达到30 min后,更多的水蒸气和炭发生反应,使开始形成的微孔被烧穿,导致比表面积和微孔体积降低,对CO_2和CH_4的吸附能力也随之降低,对CO_2的吸附能力降低更明显;随改性剂添加量的增加,CO_2/CH_4平衡分离系数逐渐增加,CO_2和CH_4的饱和吸附量呈现先增加后降低的趋势,吸附剂对CO_2的吸附性能明显提高,对CH_4的吸附性能则明显降低。

    2021年03期 v.27;No.133 254-261页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 3738K]
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  • 络合萃取费托合成水中酸性有机物试验研究

    王吉坤;高明龙;李文博;陈贵锋;

    为了确定最佳的费托合成水络合萃取剂及高效脱除酸性有机物的工艺条件,采用三辛胺(TOA)、磷酸三丁酯(TBP)分别作为络合剂,正辛醇作为稀释剂,磺化煤油作为助溶剂,考察不同萃取剂的萃取效果、分层时间及是否产生乳化现象;研究了萃取级数、萃取相比、萃取时间、萃取温度对酸性有机物萃取率的影响,确定最佳萃取工艺条件,同时在最佳工艺条件下进行萃取剂连续脱酸效果的稳定性研究;最后对络合萃取剂萃取酸性有机物的缔合机理进行研究。结果表明:废水中有机物主要为酸性有机物,且以甲酸、乙酸、丙酸及丁酸为主;通过络合萃取剂的试验研究发现TOA萃取效果优于TBP,考虑萃取效果好、经济成本低、分层效果快及不产生乳化现象,萃取剂最终选择20%TOA-30%正辛醇-50%磺化煤油作为最佳络合萃取剂;通过萃取工艺条件研究得到最佳的萃取脱酸工艺参数为:萃取相比为1∶4,温度25℃,萃取时间在10 min,经3级萃取后酸性有机物萃取率稳定在92%;在最佳萃取工艺条件下开展连续45 h连续萃取脱酸试验,脱酸率稳定在93%左右;对络合萃取缔合机理研究发现,TOA萃取酸性有机物的缔合机理方式既有离子缔合又有氢键缔合,TBP萃取酸性有机物的缔合机理方式为氢键缔合。

    2021年03期 v.27;No.133 262-267页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 3236K]
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  • 超高温等离子体气化熔融对垃圾焚烧飞灰的影响

    杨凤玲;李鹏飞;任磊;贾阳杰;朱竹军;张培华;

    近年来我国垃圾焚烧无害化处理量逐年递增,伴随垃圾焚烧后产生的飞灰量日益增长,而飞灰中的重金属等有害物质会污染环境。以太原市某垃圾发电厂产生的垃圾焚烧飞灰为研究对象,在中试现场利用超高温等离子体气化熔融炉在1 700℃下分别对灰/焦(6∶1)和灰/焦(9∶1)的样品进行熔融处理,利用XRF、XRD和SEM-EDS对垃圾焚烧飞灰和熔融后的玻璃熔渣进行物质组成、微观结构和元素分布的表征与分析。研究表明,垃圾焚烧飞灰中的金属氯化物多以NaCl、KCl等形式存在,占飞灰组分的5%左右,高温熔融有助于垃圾焚烧飞灰中氯盐的气化,降低垃圾焚烧飞灰中氯盐含量。飞灰多以絮状和球状为主,表面富集了众多金属元素,高温熔融可以对飞灰中酸性氧化物SiO_2进行重组,实现对重金属的包裹。熔融后的玻璃熔渣浸出量低于各国浸出毒性标准。在1 700℃下高温熔融会使炉体内部的耐高温材料ZrO_2发生脱落,缩短使用周期。碱度系数是影响熔融温度的主要原因,适当减小碱度系数可以降低熔融温度,需要进一步调整碱度系数从而降低炉内熔融温度,延长ZrO_2的使用寿命。因此,熔融处理前,可测定样品的灰熔点特征温度,据此设定熔融炉的熔融温度,避免因温度过高导致隔热材料的脱落。

    2021年03期 v.27;No.133 268-274页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 6977K]
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  • 高铝粉煤灰碱石灰低钙烧结熟料的浸出

    郑欢;冯晓兰;赵博;杨岗;杨鹏程;刘宇春;张锦飞;

    以高铝粉煤灰碱石灰低钙干法烧结法得到的熟料为原料开展浸出工艺研究,考察了浸出温度、浸出时间、液固比以及碱液浓度等对熟料中铝酸钠浸出率的影响,探索氧化铝熟料中铝酸钠的浸出试验最佳工艺参数,通过XRD、SEM对浸出前后的氧化铝熟料进行物相表征,探讨氧化铝熟料中NaAlO_2浸出的动力学。结果表明:在浸出温度65℃、浸出时间7 min、液固比5,碱液浓度0的条件下,铝酸钠的浸出率可以达到94%以上,相较于传统的铝土矿标准浸出中规定的温度(85±1)℃条件下浸出15 min,氧化铝熟料中铝酸钠的浸出时间短、低碱耗、氧化铝浸出率高、浸出工艺简单。利用缩核模型对氧化铝熟料铝酸钠(NaAlO_2)的浸出过程进行动力学分析,其表观活化能为26.585 kJ/mol,反应符合混合控制,浸出反应活化能较低。为粉煤灰碱石灰悬浮态预热预分解-低钙干法烧结工业实践提供基本参数,新工艺在一定程度上减少碱的消耗,缩短浸出时间,提高铝的浸出效率,推进高铝粉煤灰提取氧化铝工业化进程。

    2021年03期 v.27;No.133 275-280页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 4104K]
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