西岔沟脱灰煤超临界水氧化过程中元素转化规律

燃煤造成的大气污染严重影响我国燃煤电厂的可持续发展,亟待探索高效、超低排放的燃煤发电技术。将煤粉在超临界水中氧化,产生的化学能直接释放至水中,产生超临界水/CO2复合工质,推动汽轮机做功发电,工质做功后可直接回收高浓度CO2,实现煤炭的近零排放燃烧发电。采用红外光谱研究脱除矿物质后西岔沟煤中有机官能团变化,以脱除矿物质的西岔沟煤为原料,研究反应终温400~600℃、氧气当量比1.0~1.4条件下,脱灰煤在超临界水氧化环境下的反应特性以及碳、氮、硫元素的迁移规律。结果表明,酸碱联合法脱灰对西岔沟煤结构的影响较小,煤大分子脂肪侧链变短,芳碳率略增加。西岔沟脱灰煤在超临界水中氧化,温度和氧化剂用量对煤转化率的影响较大,气相产物以CO2为主,不产生NOx和SOx,低温下有少量CO和H2生成。反应终温超过500℃后,转化的碳被完全氧化为CO2。提高反应终温和氧化剂用量,煤中C、N、S等元素的转化率提高,在反应终温550℃,氧化剂为化学计量的1.4倍条件下,C、N、S转化率分别达97.08%、94.52%和94.41%。

张荣(1971—),女,天津人,研究员,博士。E-mail:zrbd@sxicc.ac.cn

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张荣,赵学超,刘植昌,等.西岔沟脱灰煤超临界水氧化过程中元素转化规律[J].洁净煤技术,2023,29(12):95-102.

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