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主办单位:煤炭科学研究总院出版传媒集团、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

《洁净煤技术》中青年科学家专刊

来源:洁净煤技术

专题来源于《洁净煤技术》2019年第3期

行业视野

环境保护

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93个

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98位

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  • 作者(Author): 黄根, 郭宣

    摘要:煤化工浓盐水中含有大量无机盐离子,外排污染环境,且处理和回收成本较高。由于煤化工浓盐水含有的无机盐离子与选煤常用凝聚剂有效离子成分类似,本文以煤化工浓盐水作为煤泥水处理的凝聚剂,以内蒙某地区难沉降不黏煤为研究对象,研究了浓盐水用量对煤泥水沉降特性的影响。采用多重散射光分析仪对煤泥水系统稳定性进行分析,通过激光粒度分析仪分析了煤泥颗粒粒度变化,以聚丙烯酰胺作为絮凝剂,研究了浓盐水用量对煤泥水沉降和澄清液浊度的影响。结果表明,结晶盐用量0~62.5 kg/t,未添加浓盐水时,煤泥水系统比较稳定,动力学稳定性指数(TSI)无明显变化;随着结晶盐用量增加,煤泥颗粒开始凝聚,TSI值显著增加,结晶盐用量为50 kg/t时,煤泥水顶部TSI达到最大值,此后TSI值随结晶盐用量的增加开始减小。同时,煤泥表面Zeta电位随着结晶盐用量增加先迅速升高后趋于稳定,表明结晶盐中的阳离子具有压缩双电层,降低表面电位的作用。粒度分析结果表明,未添加浓盐水时,煤泥水颗粒D50为9.43 μm,D90为45.57 μm;结晶盐用量为12.5 kg/t时,煤泥水颗粒D50增加至11.92 μm,D90增加至63.77 μm,说明浓盐水的加入促进了颗粒凝聚。煤泥水沉降试验结果与TSI变化规律基本一致,随着结晶盐用量的增加,煤泥沉降速度逐渐加快,结晶盐用量为50 kg/t时,沉降速率达到最大值,上层澄清液浊度达到最小值。试验结果表明,煤化工浓盐水可有效促进煤泥颗粒之间的凝聚,提高难沉降煤泥水的沉降效果。可考虑将煤化工浓盐水作为煤泥水处理凝聚剂引入煤泥水处理系统中,以降低浓盐水处理成本,提高煤泥水处理效果,但浓盐水对于整个选煤工艺系统分选指标、产品性能和设备寿命等方面的影响仍需进一步研究。
  • 作者(Author): 何灿, 陈卓苗, 李懿南, 武昭钰, 黄国微, 王灿, 王建兵

    摘要:针对焦化废水二级生化处理工艺出水化学需氧量(COD)难以达标的问题,采用实际焦化废水,通过开展半连续实验室小试试验,对比研究了单独臭氧氧化、O3/H2O2氧化和UV-Fenton氧化3种工艺深度处理焦化废水的效果,并对不同工艺出水的UV254、BOD5/COD、发光细菌毒性、三维荧光光谱进行分析,研究不同高级氧化工艺对出水水质的影响规律。结果表明:增加臭氧投加量和添加H2O2能显著提高焦化废水二级生化工艺出水中有机物的去除效果。进水COD为(200±10) mg/L、O3投加量为30 mg/L时,反应120 min后单独臭氧氧化对COD的去除率仅为36%;而对于UV-Fenton氧化,进水COD为(200±10) mg/L、H2O2(30%)投加浓度为2 g/L、Fe2+与H2O2摩尔比为1∶10时,COD的去除率为50%;单独臭氧氧化和UV-Fenton均不能满足排放标准。进水COD为(200±10) mg/L、O3投加量为30 mg/L、H2O2(30%)投加浓度为2 g/L,反应120 min后COD去除率达到63%,O3/H2O2氧化工艺出水COD达到74 mg/L,满足GB 16171—2012《炼焦化学工业污染物排放标准》的要求。3种工艺中,O3/H2O2氧化的COD去除效果最好,这主要归因于O3和H2O2协同产生强氧化性自由基,但当H2O2浓度过高时,体系中产生的·OH反而与H2O2反应,从而导致O3/H2O2体系的氧化能力下降。3种工艺都能有效降低出水毒性,出水发光细菌急性毒性试验显示,单独O3氧化、O3/H2O2氧化处理15 min后,相对发光度分别上升到90%和87%,UV-Fenton氧化处理30 min后,出水的相对发光度上升到71.57%。与单独臭氧氧化和O3/H2O2氧化工艺相比,UV-Fenton工艺处理出水急性毒性相对较高,可能与臭氧的消毒作用有关。3种工艺对废水可生化性的提高程度不明显,BOD5/COD从0.02最大提升到0.1左右。UV254和三维荧光光谱的对比分析表明,3种工艺对出水中芳香族化合物和荧光物质具有明显的分解作用。单独O3氧化可优先降解废水中腐植酸类物质中的共轭双键结构,而O3/H2O2氧化工艺对环状共轭污染物的氧化效果更显著。随着UV-Fenton氧化处理,焦化废水中大分子的类腐植酸以及紫外区类富里酸优先被氧化降解,最终转化为可见区类富里酸和类蛋白质,而类蛋白质和可见区类富里酸物质在出水中仍存在较高浓度,UV-Fenton氧化工艺对荧光物质去除能力最差。
  • 作者(Author): 张建波, 李占兵, 杨晨年, 李少鹏, 李会泉

    摘要:粉煤灰作为大型煤电基地的重要固体废弃物,年排放量超过6亿t,目前利用率仅为60%左右,大部分粉煤灰以堆存为主,造成严重污染,其资源化利用意义重大。以山西、内蒙古等大型能源基地产生的高铝粉煤灰为例,通过基础物性分析发现,粉煤灰中主要包括铝、硅、铁、钙等主量元素,主要以莫来石相、非晶相、铁质微珠相三类矿相形式赋存,其中莫来石相结构稳定,非晶相铝硅酸盐反应活性较高,但其配位结构复杂,反应活性不一。目前针对其丰富的铝硅资源,氧化铝提取和铝硅复合材料制备是主要高值化研究方向,其中非晶相硅的深度脱除是关键处理技术。针对非晶相硅的赋存形态及定量分析,首先采用核磁分析结合电子探针手段,明确非晶相中铝硅酸盐赋存结构复杂,其中硅原子主要以Q4(4Al)、Q4(3Al)、Q4(2Al)、Q4(0Al)、Q2(1Al)五种配位结构形式存在,其中Q4(0Al)含量高达56.5%;其次采用酸碱联合法,通过逐步削弱铝氧硅沸石自发反应可能性,选择性分离活性铝,促进活性作用位点大量暴露,从而实现非晶态铝硅酸盐的逐步梯级分离,进一步通过ICP、XRF、XRD、扫描电镜、电子探针等分析表征,明确莫来石晶相与铝硅酸盐非晶相之间的高效分离,并开展了2组平行试验,试验结果误差较小。结果表明:非晶相中硅含量为57%~58%,非晶相“鼓包峰”消失,其包裹的莫来石晶粒结构显现,证明非晶相二氧化硅得到高效脱除。该方法具有反应条件温和、误差小、操作弹性大等优点,对粉煤灰铝硅资源高值转化利用具有重要的指导意义。
  • 作者(Author): 雷雨, 刘洋, 牛艳青, 惠世恩

  • 作者(Author): 张利波, 刘佩希, 张椰, 徐超群, 邵嘉铭, 何勇, 王智化

    摘要:近年来,国家对于环境保护的要求愈发严苛,煤电行业节能减排任务愈加艰巨,燃煤电厂的超低排放改造工作迫在眉睫。针对3台220 t/h煤粉锅炉NOx进行臭氧脱硝改造和脱硝试验研究,采用烟气分析仪及电厂在线检测系统,探究了O3/NO摩尔比及NOx初始浓度等对脱硝效果的影响。试验结果表明,活性分子臭氧脱硝技术对该煤粉炉锅炉具有较好的脱硝效果,NOx脱除效率可达90%以上。锅炉出口NOx浓度随锅炉负荷波动较大,呈正相关关系,锅炉负荷升高,出口NOx浓度升高;锅炉负荷降低,出口NOx浓度随之降低。臭氧脱硝效率随O3/NO摩尔比和臭氧投加量的增加而增大,但当O3/NO摩尔比超过一定值后,其增大速率随臭氧量的增加而逐渐变缓。臭氧脱硝技术中脱硝效率受NOx初始浓度的影响较小,O3/NO摩尔比达到一定量时,可保证不同NOx初始浓度波动下的脱硝效率。本试验获得的特性曲线为臭氧脱硝技术最佳臭氧喷射量的确定提供了依据,即在保证脱硝效率的前提下,如何选择最佳的O3/NO摩尔比。应用臭氧脱硝技术后,该电厂顺利通过了168 h测试,烟气排放中NOx浓度稳定在50 mg/Nm3以下,满足国家超低排放要求,可见采用活性分子臭氧对烟气中的NOx具有良好的脱除效果。
  • 作者(Author): 余学海, 张翼, 常林, 顾永正, 李增华, 张帅, 崔向峥, 陈寅彪, 赵永椿

    摘要:煤中硒在燃烧后释放到气相中,并吸附于气相中的细颗粒物上,可被燃煤电厂中的湿法脱硫系统(WFGD)和湿式电除尘(WESP)系统捕获,明确Se在湿法脱硫系统及湿式电除尘系统中的迁移规律和形态分布情况至关重要。基于氢化物发生-原子荧光光谱(HG-AFS)方法研究了湿法脱硫系统及湿式电除尘系统中关键位置处的硒含量分布和形态演变规律。研究发现,燃煤烟气中的硒可被湿法脱硫系统脱除,捕获后的硒在脱硫塔内固相和液相中的含量分别为1.07 μg/g和0.123 mg/L,在强制氧化作用下,超过80%的四价硒被氧化为六价硒。浆液经旋流分离器分离后,大部分硒转移到废水处理中。常规废水处理过程只对四价硒具有较高的脱除效率,但废水中六价硒占比超过77%,使传统三联箱废水处理工艺无法实现硒的高效脱除,造成现有燃煤电站废水中硒难以脱除。湿式电除尘系统冲灰水固相中硒富集明显,含量达13.9 μg/g。液相中硒含量为0.001 6 mg/L,其中四价硒和六价硒占比分别为34.35%和65.65%。加装湿式电除尘可将难以脱除的气相硒转移到固相灰中,实现燃煤烟气中气相硒的深度脱除,估算机组全年湿式电除尘可脱除烟气中颗粒态硒2.9 kg,若国内装机容量全部配备湿式电除尘,全国范围内燃煤电厂每年颗粒态硒的减排量约为5.1 t。
  • 作者(Author): 刘贤东, 张扬, 杨海瑞, 张缦, 张海, 吕俊复

    摘要:循环流化床锅炉燃烧技术是一种洁净煤燃烧技术,其应对负荷变化的灵活性未来会得到更多的关注。但目前对于负荷变化的研究集中于调峰策略优化,缺乏提升CFB本身变负荷速率的影响因素研究。在CFB锅炉负荷变化时,循环流率也随之变化,并达到新的平衡态,而返料阀的结构是循环流率的重要影响因素。因此,为了研究CFB锅炉变负荷响应速率的影响因素,基于CPFD方法对某75 t/h循环流化床锅炉立管及返料阀内在循环流率变化时的流动行为进行模拟,研究不同返料阀结构对循环流率变化的响应速度。结果表明,在立管远离回料阀侧及回料阀水平横段底部存在一定的流动死区,返料阀及立管内物料仅在较小的区域内有较大的移动速度。当循环流率增加时,较小的颗粒移动区域限制了其达到更大流量平衡的时间,减弱了系统变负荷的响应速率。在松动风、流化风分别为0.14和0.30 m/s,循环流率从50 kg/(m2·s)提升到60 kg/(m2·s)时,随着水平横段长度的增加,系统响应时间先急剧减小后缓慢上升;返料阀水平横段长度与立管直径之比为3.5时,最短响应时间为67 s。保持流化风量不变并改变松动风大小,系统响应时间随松动风量的增加而减小,但不同返料阀结构下系统响应时间的规律相似。返料阀对循环流率变化的响应速度与返料阀内的流动死区大小密切相关。
  • 作者(Author): 李智, 张仲侬, 娄春

    摘要:为了研究燃煤炉膛内辐射传热效率,达到节约能源,降低污染物排放的目的,提出一种大型炉膛内辐射熵产及辐射火用的试验测量方法,并应用于一台200 MW发电机组的670 t/h燃煤锅炉上。通过在锅炉上安装CCD相机获取炉内辐射图像,基于辐射反问题求解方法重建炉膛底部、燃烧器区域及炉膛出口3个截面的炉内温度分布及辐射特性,进而获得炉内煤粉燃烧介质和水冷壁的辐射熵产、辐射熵产数及辐射火用,并分析了炉内温度分布的均匀性及壁面辐射热流对燃煤锅炉内辐射熵产和辐射火用的影响。结果表明,随着燃煤锅炉内温度分布均方差增大,煤粉燃烧介质吸收、发射及散射过程的不可逆性增大,辐射传热效率越低,燃烧介质产生的辐射熵产从419 W/K增至629 W/K,辐射熵产数从0.048增至0.067;随着水冷壁面热流增大,水冷壁面辐射传热过程的不可逆性增大,辐射传热效率降低,水冷壁产生的辐射熵产从1.566 kW/K增至4.575 kW/K,辐射熵产数从0.258增大至0.346;在燃煤锅炉的燃烧器区域,由于燃烧温度相对最高,其辐射换热过程相对最剧烈,有用功相对最多,因而辐射火用相对最大;而对于温度相对最低的炉膛出口区域,其辐射换热过程相对最弱,有用功相对最少,因而辐射火用相对最小。由此可见,对于实际炉膛而言,提高炉膛内温度场的均匀性,尤其是提高炉膛燃烧器区域内温度场的均匀性,对于提高燃煤炉膛辐射传热效率具有重要的意义。

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