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作者
李林宣 任强强 杨少波 周丽
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单位
中国科学院工程热物理研究所煤炭高效低碳利用全国重点实验室中国科学院大学
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摘要
煤炭在我国的能源消费结构中占有至关主要的地位,新疆地区拥有丰富的煤炭资源储量,是我国重要的能源接续区和战略储备区。新疆地区的煤炭资源,特别是准东煤中碱金属和碱土金属(Alkali metals and Alkaline Earth Metals, AAEMs)含量普遍较高,属于典型高碱煤,可供长期使用。随着新疆地区煤炭资源的大规模开采和利用,高碱煤在燃烧过程中发生的结渣、沾污和腐蚀等问题严重限制了其大规模和高效利用。实现100%纯烧高碱煤是高碱煤利用的重要目标,但解决纯烧过程中涉及的灰问题是首要问题。基于现代多元、分时、动态分方法,利用CiteSpace软件获取近20 a来高碱煤研究领域的4401条文献,对文献结果进行文献聚类分析、关键词凸显分析和时间序列分析,对不同时期的研究热度峰值区间进行了系统分析。指出了该领域未来研究需要关注AAEMs的存在形式与迁移特性、低温共熔物形成机制、燃烧高效利用调控措施等方面。以典型高碱煤为基础,总结了其基本理化特性,重点剖析煤灰碱性组分对煤灰熔融温度的影响和AAEMs的存在形式。在此基础上,调研AAEMs和低温共熔物2个核心方面研究进展,探究AAEMs迁移特性与低温共熔物的生成机制,对煤炭清洁高效利用低碳具有重要意义。然后,将高碱煤燃烧高效利用调控措施归纳为降低AAEMs含量、增加酸性组分和反应器运行与结构优化三大类别,分析了利用措施对缓解高碱煤结渣沾污的原理与效果,并指出对应方法的问题和不足。此外,提出煤粉纯化-燃烧高效利用技术或许是解决高碱煤燃烧高效利用难题的有效手段。最后,双碳背景下对火电提出了灵活性改造需求,火电机组需要提高变负荷调节能力,以保证稳定的功率输出。指出了实现高碱煤燃烧高效利用调控建议和未来研究方向,需要结合地方多样化资源优势并系统地制定整体方案,在全流程精准控制结渣、沾污和腐蚀等难题,实现清洁高效低碳利用。
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关键词
高碱煤CiteSpace结渣沾污燃烧高效利用纯化-燃烧
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文章目录
1高碱煤领域的Citespace可视化分析
1.1高碱煤领域研究现状
1.1.1研究国家与发文量分析
1.1.2研究关键词分析
1.1.3研究突显词分析
1.2高碱煤领域学术聚焦
2 高碱煤基本理化特性
2.1 高碱煤煤质特征
2.2 高碱煤煤岩特征
2.3 AAEMs的存在形式
2.3.1碱金属Na的存在形式研究
2.3.2其他AAEMs的存在形式研究
3 AAEMs迁移与低温共熔物形成
3.1AAEMs的迁移特性
3.2低温共熔物形成机制
4 高碱煤燃烧高效利用调控措施
4.1降低AAEMs含量
4.1.1水洗处理
4.1.2酸洗处理
4.1.3富Al溶液处理
4.1.4铵盐溶液处理
4.1.5水热碳化处理
4.2增加酸性组分
4.2.1掺配燃料
4.2.2添加添加剂
4.3反应器运行与结构优化
4.3.1运行参数的影响
4.3.2结构设计的影响
4.3.3受热面材质的影响
4.3.4排渣方式的影响
4.3.5变革性高效利用方式
5结论与展望
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引用格式
李林宣,任强强,杨少波,等.高碱煤纯烧的灰化学问题及高效燃烧研究进展[J/OL].煤炭学报,1-28[2024-09-24].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.LC24.0697.