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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

《洁净煤技术》2022年度优秀论文

来源:洁净煤技术

《洁净煤技术》2022年度优秀论文评选活动于2022年12月26日开通投票通道,2023年01月03日截止。根据投票结果,评选出20篇获奖论文。恭喜获奖论文作者及团队!《洁净煤技术》编辑部将为获奖作者发放优秀论文证书及奖励。

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  • 作者(Author): 朱菊芬, 李健, 闫龙, 尚军飞, 王玉飞, 李强, 王建友

    摘要:介绍了煤气化渣的主要来源、危害以及煤气化渣的理化特性,论述了不同煤气化工艺(包括固定床、流化床、气流床)产生的煤气化渣利用的研究现状,讨论了煤气化渣在锅炉掺烧、水泥和混凝土填料、制砖、吸附、工业材料及农业方面的利用现状,展望了煤气化渣的应用前景。目前煤气化渣利用率低,炭灰相互制约,锅炉掺烧和建工建材为主要利用途径,高值化利用大多处在实验室研究阶段。锅炉掺烧是就地解决煤气化渣的主要途径,煤气化渣水分高、残炭较低、热值不够,在实际应用中还应考虑经济效益和对锅炉系统的稳定性影响;建工建材是煤气化渣的规模化消纳路径,但煤气化渣烧失量较高已超过国家和行业标准,残炭属于惰性物质,会影响水泥和混凝土及砖材的质量;吸附在实际工程领域可能会存在水体二次污染、生产技术复杂和投资风险较高等问题,目前仍需结合生产实际进一步优化设计及试验;制备催化剂载体、橡塑填料、碳硅复合材料、聚合氯化铝絮凝剂、陶瓷材料等工业材料是目前研究热点,产品附加值高,但成本高,工艺复杂,大多处于实验室研究阶段,需开发具有可行性的工业路线,进一步拓展煤气化渣高值资源化利用方式,为其高值化利用提供技术支撑;煤气化渣用于沙土改良、堆肥添加剂、重金属降解等方面研究较多,但煤气化渣中的重金属对环境的风险仍需深入研究。为了提高企业经济效益,解决煤气化渣环保难题,针对煤气化渣堆放和填埋现状,基于煤气化渣产量大、碳铝硅资源丰富、比表面积大、孔隙结构发达的特性,建议煤气化渣分级利用,逐步开发工艺简单、可行性强且具有经济效益的煤气化渣灰炭分离利用等技术,适度开发煤气化渣在生态领域的应用,实现煤气化渣的无害化、减量化和资源化。
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    洁净煤技术
    2021年第06期
    616
    522
  • 作者(Author): 徐彤, 何国锋, 李磊

    摘要:结合制备水煤浆的影响因素综述了水煤浆制备研究现状、作为清洁燃料的应用现状及水煤浆典型气化技术,并结合水煤浆技术存在的问题对水煤浆未来发展方向进行展望。随着中等变质程度煤种资源的紧张和煤价攀升,拓宽水煤浆原料煤种尤为重要,配煤及褐煤改性的方式能够有效改善低阶煤的成浆特性,且水煤浆能够与废弃物协同处理实现废弃物的减量化、无害化、资源化利用,具有经济环保双重效益,符合国家“增效降耗的政策导向”;水煤浆添加剂对浆体性质的影响至关重要,以阴离子型添加剂应用最广,而以利用腐植酸、木质素等生物质资源为原料开发的水煤浆添加剂具有深远意义,开发高效经济的水煤浆添加剂以提高煤浆浓度、降低黏度是水煤浆技术的研究重点;制浆工艺是水煤浆制备技术的核心,合理的制浆工艺能够提高水煤浆质量、降低制浆成本,不同制浆工艺核心点在于不断提高颗粒的堆积效率,通过改善颗粒粒度分布达到煤浆提浓的目的,成为低阶煤提浓的主流技术,新型制浆工艺开发过程中应在拓宽原料煤煤种,不断提高煤浆浓度的同时,考虑制浆过程中的能耗,提浓降耗的新型制浆工艺的开发研究对未来水煤浆技术的发展具有重要意义;水煤浆作为清洁燃料主要应用于电站锅炉、工业锅炉、陶瓷等建材行业,作为气化原料主要应用于煤化工气化技术,如德士古气化技术、多喷嘴对置式气化技术、晋华炉气化技术,未来水煤浆气化必定朝着技术自主化、多元化、装置大型化的方向发展。
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    洁净煤技术
    2021年第06期
    593
    480
  • 作者(Author): 陈怀俊, 牛芳, 王乃继

    摘要:论述了二噁英和重金属的污染及形成过程,对比分析了焚烧过程中二噁英和重金属的控制技术和焚烧后的飞灰处置技术。垃圾焚烧过程中二噁英和重金属的控制技术主要包括燃烧前垃圾的分类分选及预处理;燃烧中的促进垃圾完全燃烧或添加二噁英生成抑制剂都能减少二噁英的生成;燃烧后的烟气急冷技术能避免二噁英再次生成,通过烟气净化技术降低烟气中二噁英和重金属的排放浓度,使烟气达标排放,并将烟气中的二噁英和重金属转移到飞灰中,对二噁英和重金属的最终处置主要针对飞灰进行。目前飞灰处置技术主要分为固化稳定化+填埋、分离提取、飞灰的资源化利用。固化稳定化+填埋技术成熟、操作简单、处置成本相对较低,其中化学药剂稳定化+填埋是我国飞灰处置的主要手段之一,但该技术存在二噁英和重金属的长期稳定性不足等问题,且填埋会占据大量土地资源,主要用作飞灰暂存技术。分离/提取飞灰中重金属和氯盐可以实现飞灰资源化利用,但垃圾中重金属和可溶盐的成分及含量、投资成本高及后续废水的处理难度大等问题制约了分离/萃取技术的应用,目前并未实现大规模工业化应用。通过水洗也可去除飞灰中部分重金属和大量氯盐,常用作飞灰的预处理,促进后续对飞灰的资源化利用。飞灰资源化利用的关键在于重金属的长期稳定性和二噁英的彻底降解,并达到相关产品的性能要求,实现飞灰的资源化利用。飞灰高温处置技术可有效固定重金属、彻底分解二噁英,是最具前景的飞灰处置技术之一,但由于飞灰高温处置技术投资及运行成本高、能量消耗大,且我国高温处置技术相对落后,该技术并未实现大规模应用。水泥窑协同处置技术通过高温固化直接实现飞灰的资源化利用,并不会额外消耗更多的能量,该技术已成为我国除化学稳定化+填埋外最主要的飞灰处置方式。水热法和机械化学法相对于高温处置能耗较低,具有很好的发展前景,目前还处于试验研究阶段。
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    洁净煤技术
    2021年第06期
    607
    736
  • 作者(Author): 孙和泰, 黄治军, 华伟, 石志鹏, 段伦博

    摘要:为探究国内某超低排放燃煤电厂中污染物控制装备(APCDs)对可凝结颗粒物(CPM)排放的影响规律,采用美国环保署推荐的EPA Method 202A方法对机组湿法脱硫系统(WFGD)前后和湿式电除尘器(WESP)后的烟气进行平行取样。通过样品分析得到了该燃煤电厂CPM在烟道不同位置处的质量浓度以及成分组成,通过进一步数据分析研究了CPM在APCDs中的迁移转变过程以及电厂现有APCDs对CPM的协同脱除效果。结果表明:ESP后的烟气中CPM含量已经占据主导地位,在WFGD入口、WFGD出口和WESP出口的质量浓度分别为24.07、12.71和7.72 mg/Nm3;在总颗粒物(TPM)中占比分别为61.83%、53.34%和76.06%。随着烟气流动,CPM中无机部分占比逐渐下降,从WFGD入口的69.38%下降至WESP出口的54.40%。CPM无机部分中主要以SO2-4、NO-3、Cl-等酸根阴离子为主,SO2-4质量浓度占比始终最高。WFGD和WESP对CPM的脱除效率分别为47.20%和39.26%。WFGD+WESP对CPM的联合脱除效率为67.93%。研究结果可为燃煤电站CPM排放规律和控制方法提供数据支撑。
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    洁净煤技术
    2021年第05期
    394
    398
  • 作者(Author): 范翼麟, 王志超, 王一坤, 张缦, 姚伟, 张广才, 吴玉新

    摘要:随着中国2030碳达峰、2060年碳中和目标的提出,在发展能源的同时不断降低温室气体排放已成为电力生产的必要约束条件,生物质混烧技术可有效降低CO2排放量,增加绿色能源的份额。但我国现有燃煤电厂中混烧的实际应用仍较少,目前,经济性是制约生物质混烧在我国发展的主要因素。随着政府补贴机制的退出,该技术应用于发电面临着巨大挑战。然而,碳税交易机制可能会给生物质混烧的经济性带来新的转机。建立了生物质混烧发电的技术经济计算模型,评估了混烧技术取代煤炭装机容量的技术经济潜力,研究了在碳税交易背景下考虑不同约束条件时采用生物质混烧的经济可行性。结果表明,当标准煤价格为780元/t、碳税价格为60元/t、定热值生物质价格为450元/t时,可基本实现生物质混烧的盈亏平衡。对参数的敏感性分析表明,在给定热值下,标准煤价增加100元/t与生物质价格减少50元/t或碳税增加36元/t对额外成本的影响基本相同。单位热值的生物质价格、标准煤价格和碳税均对经济性具有重要影响,较低的单位热值生物质价格和较高的碳税比率有利于煤价达到混烧与纯燃煤的盈亏平衡点。由于单位热值生物质价格、煤价、运输费用等因素对混烧的经济性均有影响,需以各电厂的具体参数为背景确定混烧的经济性。
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    洁净煤技术
    2021年第04期
    544
    423
  • 作者(Author): 赵立文, 朱干宇, 李少鹏, 孟子衡, 牟秀娟, 张建波, 李会泉, 谢克强

    摘要: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。
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    洁净煤技术
    2021年第03期
    622
    505
  • 作者(Author): 王学斌, 于伟, 张韬, 白永辉, 刘莉君, 史兆臣, 殷瑞, 谭厚章

    摘要: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SiO2、Al2O3、Fe2O3、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。
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    洁净煤技术
    2021年第03期
    799
    783
  • 作者(Author): 倪刚, 杨章宁, 冉燊铭, 李维成, 莫春鸿, 张秀昌

    摘要: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。
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    洁净煤技术
    2021年第03期
    484
    257

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