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煤炭清洁高效利用专刊

来源：洁净煤技术

专题来源于《洁净煤技术》2019年第1期

行业视野: 环境保护
类别; 115个
关键词; 116位
专家; 23篇
论文; 19667IP
点击量; 7091次
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焦粉吸附深度处理焦化废水研究

作者(Author)：闫博华, 李希龙, 蒋庆, 徐龙, 马晓迅

摘要：为了解决焦化废水经常规生化处理后污染指标不符合排放标准的问题，利用焦化厂生产过程中自身产生的焦粉，用于焦化厂废水处理工艺中生化出水的深度处理环节，考察了焦粉投加量、焦粉粒径、溶液pH值、吸附时间对焦化废水COD和色度去除率的影响，通过正交试验设计优化了工艺条件得到最优工艺方案，最后采用SEM-EDX对比分析了焦粉使用前后的形貌变化及表面元素分布。结果表明：焦粉投加量从40 g/L增至120 g/L时，COD和色度去除率显著提高；焦粉投加量大于120 g/L时，两者去除率增速减缓，投加量超过200 g/L后，两者去除率基本稳定。焦粉粒径超过5~6 mm后，COD和色度去除率基本稳定不变。焦化废水pH值调节至8附近时，两者去除率达到最大值。吸附时间从05 h逐渐增加到25 h时，COD和色度去除率显著提高；超过25 h后，两者去除率基本稳定。通过L18（37）正交设计试验设计优化的最佳方案为焦粉投加量200 g/L，焦粉粒径5~6 mm，溶液pH值8，吸附时间3 h；在优化条件下的多次平行试验表明，COD平均去除率达到668%，色度平均去除率达到712%。SEM-EDX表征显示，吸附前，焦粉孔径大，表面有较大缝隙，吸附后孔径和缝隙明显减小，分析原因可能是有较多物质附着在焦粉表面及孔道内造成。吸附后焦粉表面碳、氧、硫、氮元素相对含量大幅增加，这说明焦粉对焦化废水中的有机物和部分含硫、含氮物质具有较好的吸附性能。

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洁净煤技术

2019年第01期

1187

296
煤气化渣制备聚合氯化铝工艺研究

作者(Author)：胡文豪, 张建波, 李少鹏, 李占兵, 孙志刚, 李会泉

摘要：我国煤气化渣(CGR)年产量巨大，但综合利用率低，现有堆存与填埋方式具有较大的环境风险与经济压力，规模化消纳与资源化利用需求迫切。以煤气化渣酸浸液制备聚合氯化铝絮凝剂为目标，重点考察了铝酸钙粉用量、聚合温度、聚合时间和酸洗液循环次数对聚合氯化铝产品指标的影响。结果表明，煤气化渣酸洗液循环次数达到4次时，液相中铝离子浓度为28 g/L，氧化铝含量可达5.28%；以该富铝酸液为反应原料，反应温度80 ℃，反应时间120 min，铝酸钙粉用量1250 g/50 mL时，得到聚合氯化铝产品中氧化铝质量分数为10%~11%，盐基度为44%~50%，且产品中铅、铬、砷等重金属元素含量极低，各项性能指标均符合GB/T 22627—2014中水处理剂聚合氯化铝的制备标准。

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洁净煤技术

2019年第01期

989

374
煤系腐植酸基层次孔炭的制备及电化学性能

作者(Author)：刘迎宾, 黄光许, 李媛媛, 张风梅, 王欠欠, 邢宝林, 张传祥, 谌伦建

摘要：为提高煤炭利用率，以煤系腐植酸为前驱体，KOH为活化剂，在较低碱炭比（≤1）和活化温度（700 ℃）条件下制备双电层电容器用炭电极材料。利用低温N2吸附对所制炭材料进行孔结构表征，采用恒流充放电、循环伏安和漏电流测试等手段评价其在3 mol/L KOH中的电化学性能。结果表明，所制炭材料呈现典型的层次阶梯孔径分布，孔径主要分布在0.5~5.0 nm，包括05~1.8 nm微孔和3.5~4.6 nm中孔；氧元素含量均超过20%。随着碱炭比升高，相应炭材料含氧量、比表面积、总孔容和微孔孔容逐渐升高，最高分别为26.67%、878 m2/g、0.66 cm3/g和0.407 cm3/g；中孔率先升高后降低，最高为62.1%。微孔主要是腐植酸在活化过程中挥发分析出和部分含氧官能团热解性成的，高的中孔率主要由于钾的扩孔作用。4种层次孔炭电极材料在3 mol/L KOH电解液中具有良好的充放电可逆性和典型的双电层电容特性，其质量比电容、比电容保持率最高分别达256 F/g、84%，漏电流≤0.015 mA。各炭材料具有合理的孔径分布，同时含有丰富的含氧官能团，有利于缩短电解质离子在电极材料内部的扩散路径和提高电极材料与电解液的润湿性，降低扩散阻力，是一种理想的双电层电容器用炭电极材料。

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洁净煤技术

2019年第01期

1082

333
大同煤温和超临界热溶-炭化耦合转化过程研究

作者(Author)：罗化峰, 乔元栋, 徐青云, 杨磊, 赵潞恒, 李灿

摘要：为了实现低阶煤的分级提质高效综合利用，以大同煤为原料，利用温和超临界热溶-炭化耦合技术对其处理，获得热溶油和高比表活性炭材料，采用SEM、XRD、FT-IR对活性炭进行表征，并评价其对亚甲基蓝的吸附性能。结果表明，煤的热溶率达到26.23%，热溶残渣炭材料和大同煤炭材料的收率分别为45.95%和46.87%；热溶残渣炭材料最高吸附量达到1 340 mg/g，对亚甲基蓝的脱除率达到95.7%；而大同煤炭材料最大吸附量仅为1 040 mg/g，对亚甲基蓝的脱除率为74.3%。说明通过温和超临界热溶-炭化耦合技术不仅可得到一定数量的热溶油，热溶残渣还可在中低温条件下制备高比表活性炭材料，该材料对亚甲基蓝的吸附性能优于普通活性炭。

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洁净煤技术

2019年第01期

900

305
基于富里酸的载银碳基吸附剂脱除元素态汞的研究

作者(Author)：刘新强, 张华伟

摘要：汞是煤中有害微量元素之一，具有很强的挥发性，几乎所有的汞在煤燃烧过程中都会释放进入大气，对环境和人体健康造成影响。焦炉煤气甲烷化制取液化天然气过程中，为降低元素态汞的污染，通常在液化前将Hg0脱除。本文针对工艺要求，利用富里酸廉价、储量丰富、碳含量≥40%、具有亲水性和弱酸性、可与金属离子发生离子交换反应生成络合物等优点，选取富里酸为模板剂和碳源，利用其分子结构中丰富的表面官能团易与银离子螯合的特性，采用冷冻干燥、高温碳化等手段原位合成了纳米银负载的碳基吸附材料Ag/FA，用于低温脱除还原性气体中的元素态汞(Hg0)。对合成的材料进行分析表征，重点考察了操作温度、空速、H2S影响等因素对吸附剂脱汞性能和寿命的影响。XRD表征结果表明，单质银出现了4个尖锐的衍射峰，分别对应单质银的不同立方晶面，这说明纳米级单质银粒子以高分散形态成功负载到碳材料中，并计算出银颗粒的平均粒径约为12 nm。吸附剂评价结果表明，在反应温度为30~60 ℃，空速小于60 000 h-1时，吸附剂具有良好的脱汞性能，脱汞效率可保持在99%以上，并具有一定抗H2S毒化能力。当穿透率为5%时，吸附剂的汞吸附量可达到650 μg/g。Ag/FA吸附剂在经过4次再生后，仍保持95%以上的脱汞效率，且吸附50 h后的Hg0吸附量为552 μg/g。Hg-TPD表征结果表明，吸附剂表面负载的纳米银粒子是汞吸附的活性位，气态汞首先扩散到吸附剂表面，然后与吸附剂上负载的银粒子反应生成Ag-Hg合金。本文利用腐植酸可以螯合银离子的特性，制备的基于腐植酸的Ag/FA新型气态汞吸附材料，可有效脱除焦炉煤气甲烷化气体中的单质汞，具有优良的吸附效率和吸附容量。

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洁净煤技术

2019年第01期

940

285
300 MW燃煤电站细颗粒物化学团聚系统运行及经济性分析

作者(Author)：秦占峰, 朱宝宇, 郭沂权, 赵永椿, 李高磊, 张军营

摘要：为实现燃煤电厂的超低排放，对电厂安装细颗粒物化学团聚强化除尘系统的300 MW燃煤机组进行了细颗粒物化学团聚强化除尘技术工业应用试验，综合考察了化学团聚系统对机组除尘效率及电厂运行参数的影响，并对细颗粒物化学团聚强化除尘技术的经济性进行分析。机组全年运行数据表明，喷入团聚剂，脱硫后颗粒物平均浓度为37 mg/m3，较未喷团聚剂时下降约447%。以300 MW机组为例，化学团聚技术一次工程投资仅需600万元左右，不及湿式静电除尘技术投资额的1/2，经济性良好。连续喷入化学团聚剂后，ESP后及脱硫后SO2浓度有所下降；O2浓度平均上升约05%；ESP后烟气温度下降3~8 ℃。细颗粒物化学团聚强化除尘系统取得了良好的除尘提升效果。

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洁净煤技术

2019年第01期

1199

361
O₂/CO₂气氛下烟气物性参数对燃煤锅炉对流传热影响的模拟研究

作者(Author)：张恬, 闫凯, 乌晓江, 韩志江, 周月桂

摘要：新疆准东煤作为一种可开发利用前景广阔的高碱金属煤种，易沾污结渣特性极大限制了其高效利用。前人大量研究了准东煤在常规气氛下的燃烧特性，但鲜见其在富氧气氛下的燃烧和传热特性相关研究。为了研究富氧气氛下燃用准东煤对碱金属释放及换热器传热性能的影响，运用化工流程分析软件Aspen Plus建立空气和富氧气氛下准东煤燃烧工艺流程模型并进行反应模拟。通过控制氧燃比恒定并调节O2/CO2配比进行变工况分析，使准东煤燃烧绝热火焰温度与空气气氛下较为接近，对应工况下锅炉内具有相似的温度分布。借助吉布斯反应器模拟得出反应物系在满足相平衡和化学平衡的条件下所得产物组分及状态参数、Na元素的赋存与转化规律，为预测Na元素释放形式提供参考。由于富氧燃烧烟气富含高浓度CO2且水蒸气含量增加，富氧燃烧方式下燃煤烟气的传热特性将发生显著差异。运用带有Boston-Mathias α函数的Peng-Robinson立方状态方程(PR-BM物性方法)对准东煤在空气和富氧气氛下燃烧产生的烟气进行物性估算，对比分析不同气氛下烟气密度、比热容、导热系数、黏度随温度的变化规律，为分析空气及富氧气氛下准东煤燃烧烟气的对流传热特性差异提供更为准确的参数。采用外掠管束强制对流传热修正计算方法分析了不同燃烧气氛下锅炉烟道内各对流受热面的传热性能。并采用CFD软件对一束高温再热器管屏进行“烟气-管壁-蒸汽”流固耦合传热数值模拟，对比空气及富氧气氛下燃煤烟气物性参数对换热器传热系数的影响。结果表明：40% O2/60% CO2气氛下，Na元素释放规律与21% O2/79 %N2基本一致。随着烟温的降低，Na存在形式逐渐由NaCl和NaOH向Na2SO4转变。但烟气再循环的富集作用会加剧准东煤灰沾污结渣。由于富氧燃煤烟气中三原子气体浓度增加，物性参数发生变化使得对流传热性能增强，各对流受热面传热系数约为常规工况的124~127倍。在换热器结构和烟气及蒸汽入口流速、温度相同时，富氧工况下再热器各管圈对流传热系数较常规工况增加约21.43 W/(m2·K)，出口蒸汽平均温度提高约11.32 K。

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洁净煤技术

2019年第01期

954

313
煤粉空气分级燃烧中还原性气氛的模拟预测及分析

作者(Author)：陈登高, 李振山, 蔡宁生

摘要：空气分级燃烧是广泛采用的煤粉低氮燃烧技术，使用数值模拟方法对其进行模拟预测，有助于燃烧设备的改进并优化燃烧，实现在燃烧中进一步降低污染物排放。空气分级燃烧数值模拟中对还原区的准确模拟是预测氮氧化物排放、硫化氢高温腐蚀等的基础。笔者旨在提出一种合理预测煤粉空气分级燃烧还原性气氛的数值模拟方案，并将其应用于实际锅炉的模拟，并探讨了还原性气氛预测准确性对氮氧化物排放、焦炭燃烧等的影响。主要内容包括：① 对煤粉空气分级燃烧过程进行原理分析，提出数值模型开发及其应用的研究思路，即是通过小型电加热沉降炉模拟实际锅炉分级燃烧温度和组分浓度场，测量组分、焦炭转化等参数用于模型开发和验证，最后将开发的模型嵌入商用数值模拟平台，实现分级燃烧全过程模拟。基于此，搭建了能够反映实际锅炉空气分级燃烧温度场和组分浓度场特性的电加热沉降炉试验平台，并通过在线称重给煤速率、气体浓度组分测量，对试验系统的稳定性进行了验证。② 设计不同工况的空气分级燃烧试验，并获取沿程CO、H2、焦炭转化率等关键数据，基于数值模拟的动力学优化方法获取空气分级燃烧状态下还原区焦炭的气化反应动力学参数。通过开发用户自定义函数的方式在Fluent平台上实现了焦炭气化以及还原性气氛的模拟预测，并将其应用于600 MWe超临界墙式对冲炉分级燃烧的数值模拟。③ 分析比较了在模拟中不考虑气化和考虑气化时对炉内温度、还原区气氛、氮氧化物的分布和焦炭转化的影响。结果表明，文中提出的空气分级燃烧数值模拟方案能实现对实际锅炉空气分级燃烧特别是还原区的合理预测；在模拟中不考虑焦炭气化将导致还原性气体浓度明显偏低，进而导致颗粒燃尽推迟，炉膛出口氮氧化物浓度偏高。

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2019年第01期

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