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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

大型煤电化基地/园区环境保护与治理

来源:《洁净煤技术》2020年第6期

本专题共有10篇论文,来源于《洁净煤技术》2020年第6期

行业视野

环境保护

类别

43个

关键词

44位

专家

10篇

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  • 作者(Author): 史达, 张建波, 杨晨年, 曲江山, 李少鹏, 李会泉, 何发钰

    摘要: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。
  • 作者(Author): 柴春镜, 宋慧平, 冯政君, 张金才, 程芳琴

    摘要:粉煤灰是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,产品强度低、比表面积小,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。
  • 作者(Author): 唐明秀, 宋慧平, 薛芳斌

    摘要: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。
  • 作者(Author): 李贞, 王俊章, 申丽明, 赵俊吉, 石鹏飞, 王杰, 竹涛

    摘要: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。
  • 作者(Author): 马妍, 马妍, 李淑祎, 王子源, 孙翔, 张萌, 韩志远, 田雨歌, 陆兆华

    摘要: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。
  • 作者(Author): 李汉卿, 陈立强, 竹涛

    摘要: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。
  • 作者(Author): 孙路长, 连少翰, 王凯亮, 王争荣, 张士明, 韩文荃, 宋春风

    摘要:化学吸收法吸收CO2作为CCUS过程的主要技术之一,已经广泛应用于混合气源中CO2的捕集与纯化。传统的单一MEA水溶液作为吸收剂吸收CO2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CO2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CO2过程中,具有较快吸收速率的空间位阻胺AMP能快速捕集CO2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CO2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。
  • 作者(Author): 杨晨年, 张建波, 曲江山, 史达, 李少鹏, 李会泉

    摘要: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、SiO2和Al2O3,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。

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