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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; 19668IP
点击量; 7092次
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煤中低温热解挥发分和硫脱除研究进展

作者(Author)：杨凤玲, 任磊, 贾阳杰, 吴海滨, 狄子琛, 程芳琴

摘要：针对目前我国民用燃煤煤质较差，污染物无法集中处理，污染环境等问题，基于煤热解原理和硫的赋存形态，分析了气氛、添加剂、升温速率对煤热解过程的影响，论述了国内外目前较为成熟的粉煤干馏工艺，分析了粉煤干馏和块煤干馏的优缺点，提出了粉煤成型热解的工艺思路。重点介绍了目前山西大学和山西领君重工集团联合开发的无烟碳化型煤热解工艺路线，提出了一种洁净煤清洁燃烧多联产工艺系统。粉煤干馏工艺都以粉煤和粒煤为原料，易造成粉尘沉积和堵塞，无法高效分离。块煤可提高焦与油的分离效率，但非胶黏性煤热解过程中会粉化，效率不高。以半焦为热载体会降低半焦利用效率，产生大量焦粉，焦粉民用燃烧需成型，且难以黏结成型，鉴于此，提出了配煤成型热解的思路。热解后半焦粉末经成型可提高油、气产率，强度较好，与焦油高效分离，其产品可根据工艺控制挥发分供民用。煤成型热解联产无烟碳化型煤工艺生产的型煤整体利用率高，产生的污染物提取可制成高附加值副产品，有效控制粉尘污染，提高煤炭的品质和价值。无烟型碳挥发分和发热量高于无烟煤，强度高，用于民用燃烧完全符合国家标准。洁净煤清洁燃烧多联产工艺将循环流化床发电、洁净煤生产和粉煤灰陶粒制作有机结合，可有效利用电厂预热作为热源，并将干馏型煤生产的干馏气用于陶粒烧结的气源，得到洁净型煤产品，实现了固废综合利用和洁净燃烧。

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洁净煤技术

2019年第01期

725

324
气化飞灰精准分离及资源化利用

作者(Author)：赵旭, 张一昕, 苗泽凯, 郭振坤, 周璐, 刘坤基, 武建军

摘要：煤炭气化技术在中国经济发展中发挥着极其重要的作用，但气化过程中，部分未反应的炭及细渣会由合成气带出，产生大量的气化飞灰，引发固体废弃物的处理及资源化利用问题。由喷淋收集得到的飞灰，经初步絮凝脱水后，水分含量在55%~60%，其余为残炭和玻璃体的混合固体颗粒。为实现气化飞灰的资源化利用，必须对气化飞灰的结构特征、持水特性以及水与固体颗粒之间的相互作用进行深入研究，寻求气化飞灰科学高效的分离及资源化利用技术。论述了气化飞灰脱水脱炭的意义，分析了飞灰持水特性及水分脱除技术，重点阐述了飞灰综合利用方案，并对气化飞灰精准分离及资源化利用方向进行展望。课题组前期试验表明，飞灰基沸石具有较高的表面积、独特的孔隙特征和优异的离子交换能力，可用于土壤、废水等中重金属的去除，以及作为吸附剂用于土壤中污染物的固定。飞灰的化学组成成分与黏土相似。传统陶瓷原料资源储量日益减少，国内外研究表明，飞灰制备陶瓷地砖可行。利用飞灰代替传统陶瓷中石英，在一定烧结温度下，通过抗折强度、吸水率、收缩率、失重率等变化研究对试样陶瓷性能的影响，说明添加飞灰的陶瓷性能优于传统陶瓷。通过泡沫浮选法分离气化飞灰固体颗粒，分别得到纯度较高的气化飞灰残炭和玻璃体，以分离后的残炭作为催化石墨化的碳源，在高温热处理过程中加入催化剂，对其进行催化石墨化处理，以探索气化飞灰制备石墨化材料的可行性，残余炭在较高温度和适量的催化剂条件下，得到了与商用石墨的性能相似的有序石墨化材料。气化飞灰和电厂粉煤灰都具有较高的硅铝含量，这使得气化飞灰成为沸石分子筛等多孔材料的潜在重要来源，而制备沸石也是飞灰回收利用中效益最高的途径，这项工艺不仅减轻了灰渣废料带来的环境负担，更应用于催化、分离、吸附等方面。未来应深入研究飞灰中水的赋存形态及其与飞灰颗粒的相互作用机制，同时构建灰-水作用界面模型，在此基础上寻求飞灰脱水新技术，进一步降低飞灰含水量。研究能耗低、效率高、污染少的残炭-玻璃体分选技术，降低分选产品的杂质含量。研究分选后残炭和玻璃体资源化利用新领域，最大限度发挥气化飞灰的价值。

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洁净煤技术

2019年第01期

793

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等离子体煤气化技术研究进展

作者(Author)：龚泽儒, 王晓娜, 吕俊复, 张戟

摘要：等离子体煤气化技术是一种能够实现煤的超洁净使用的新技术，具有很大的潜在应用前景。介绍了等离子体煤气化的基本原理及3种典型技术：水蒸气等离子体煤气化技术、等离子体辅助煤气化及CO2等离子体煤气化技术，其中水蒸气等离子体煤气化中碳转化率可达93%～94%，比常规气化合成气浓度高十多个百分点；等离子体辅助煤气化以用氮气、氩气为工作等气体，实现了气化剂与工作气体的分离以及发生器和反应器的分离；CO2等离子体煤气化技术为煤炭的清洁利用和CO2的资源化利用提供了可借鉴的方法。同时，笔者还论述了学科交叉产生的最新成果：即等离子体煤气化技术在电站燃煤锅炉点火启动和降低氮氧化物方面的应用。在锅炉点火启动方面，与常规等离子体点火技术相比，采用等离子体煤气化技术虽然会增加成本，但相对于燃用低挥发分煤的煤粉锅炉每年上千吨的节油量，经济效益显著。在氮氧化物减排方面，烟台龙源电力技术股份有限公司采用等离子体辅助煤气化技术与低NOx燃烧技术相结合，以达到深度降低氮氧化物的目的，且解决等离子体煤气化普遍存在的煤处理量少、能耗高的问题，试验结果表明，采用60 kW等离子体发生器即可处理5 t/h煤量，实现了低能耗的等离子体辅助煤气化。据估算，该技术的初投资略低于SCR脱硝技术，而运行费用则仅为SCR的一半。因此建议将基于等离子体点火的内燃技术引入等离子体煤气化技术，可大幅提高煤处理规模、降低能耗，与低NOx燃烧技术相结合并实现工业化，将会推动其在电站燃煤锅炉技术领域的快速发展，成为一种具有很好应用前景的煤炭清洁高效利用手段。

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洁净煤技术

2019年第01期

854

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分子动力学模拟在煤结构及相关研究中的应用

作者(Author)：王善彪, 秦志宏, 周婧兰, 连露露, 杨小芹, 林喆

摘要：随着计算机技术的深入发展和不同类型分子动力学模拟软件的开发运用，更多的煤科学科研人员从事煤大分子的动力学模拟计算领域研究，从煤的结构特征、孔径分布特性、热力学特性和基于孔径分布的吸附特性等方面，深入研究煤炭这一聚集体系所表现出的深层信息，理解其所能表现出的动力学行为特征，从而有效解决了实验室中无法解决的一些问题，为煤炭的高效综合利用提供了更多的基础理论支持。笔者综述了分子动力学模拟技术在煤大分子结构、煤炭吸附性质、油页岩干酪根分子结构及分子识别等方面的研究进展，简要介绍了相关的研究成果，指出利用计算机技术研究煤结构及其功能机制存在的不足，认为这种不足往往不是计算技术如分子动力学模拟本身的问题，而是复杂煤结构解析不到位的问题。若结合萃取反萃取之煤全组分分离方法以及由此建立的煤嵌布结构模型新理论，并通过分子动力学模拟技术深入研究煤族组分分子结构细节、热变化行为和性质演变等，不仅能验证相关理论的正确性，完成试验技术所不能完成的工作，而且有可能进一步推进煤结构和煤反应性机理的研究。

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洁净煤技术

2019年第01期

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气流床气化炉的原料反应性评价、过程强化及环境影响

作者(Author)：黄于益, 梁鼎成, 解强

摘要：“富煤、贫油、少气”的能源赋存特点决定了在相当长的时期内我国煤化工与石油化工相互依存、互为补充的必要性，发展煤化工是发挥我国煤炭资源优势、降低石油对外依存度、保障我国能源安全的重要途径。论文首先对气流床气化炉的原料煤反应活性评价方法做了综述性分析，着重阐述了煤在气流床气化炉内高温、高压环境下组成、结构及性质的变化规律，并深入探讨了工艺强化对环境带来的新的污染问题。结果表明，现有的评价方法难以真实反映出原料性质是否与气流床气化工艺相匹配，有必要对化工生产过程中气流床气化炉内的生产环境进行模拟，建立起合适的原料性质评价体系，重点探究对生产过程影响最深的气化反应活性；对气化工艺参数的强化是有限度的，一味的强化并不总是对化工生产有益，寻找工艺和技术经济指标的最优点是工艺强化的研究方向；高温、高压的气化条件下煤中的大分子有机物大多分解，使得酚类、焦油、COD、BOD等传统污染物含量大幅下降，但煤中部分微量元素在高温高压下易挥发、易活化特征以及现代煤化工规模利用煤的累积效益，使得煤中微量有害元素或造成不可忽视的环境影响，其中以Hg、As等微量元素造成的危害最大。为气流床气化工艺寻求合适原料的评价体系、寻求过程强化的限度、对新型污染源的污染进行调研并建立可能的防治方法是现代煤化工进一步发展必须解决的瓶颈问题。

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洁净煤技术

2019年第01期

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263
生物质预处理制成型燃料研究进展

作者(Author)：曹忠耀, 张守玉, 黄小河, 宋晓冰, 吴渊默

摘要：生物质能具有CO2零排放、普遍易得、价格低廉等优势。生物质成型处理有利于其远距离运输与长时间储存。但是，生物质细胞壁高分子聚合物形成了物理和化学抗降解屏障，严重阻碍了生物质成型燃料品质的提高，因此，采用预处理技术是实现生物质能源高效利用的必要手段。目前，生物质预处理技术主要分为物理法、物理-化学法、化学法和生物法四大类。由于各种预处理技术对生物质化学组分占比以及结构的影响不同，预处理后的生物质成型燃料所体现出的物理性质和燃烧特性各有特点。本文介绍了生物质原料中的纤维素、半纤维素以及木质素等主要化学成分的结构特点及其对成型过程的影响，并从提升生物质成型燃料的物理性质和燃烧特性角度总结了蒸汽爆破预处理、低温热解预处理及水热预处理3种预处理技术的研究进展。总体而言，水热预处理技术使处理后生物质成型燃料在燃烧热值、能量密度、耐久度以及机械强度等各方面性能得以全面提升，但是水热预处理成本较高且对环境有影响。未来生物质成型燃料预处理技术的研究方向应从平衡生物质燃料品质与预处理成本之间的关系、减少污染物排放、预处理过程流程配置差异性集成和精确工艺参数匹配等方面为基础，开发适于规模化灵活生产的节能高效生物质预处理技术。上海理工大学碳基燃料洁净转化实验室利用水热预处理技术制备高机械强度生物质成型燃料及成型炭燃料，并获得过程副产物-木醋液，开发了多产品、环境友好的生物质综合利用技术。

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洁净煤技术

2019年第01期

872

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钙基脱硫剂对循环流化床NOx排放影响研究进展

作者(Author)：柯希玮, 蔡润夏, 吕俊复, 张缦, 吴玉新, 杨海瑞, 张海

摘要：近年来提出的燃煤电厂大气污染物超低排放标准对CFB锅炉的污染物治理提出了更高的要求。为解耦CFB锅炉高效脱硫和低NOx排放之间的矛盾，需要更加深入了解钙基脱硫剂对含氮反应的影响。目前普遍认为，石灰石脱硫和NOx排放2个过程，通过各含钙化合物相互转化和对含氮反应选择性催化构成一个整体，而影响其中任一环节的因素都可能使最终NOx排放量发生变化。笔者围绕CFB燃烧条件下NOx基本反应，各含钙化合物间相互转化规律和表面选择性含氮催化反应性，以及烟气组分、温度和配风等影响因素，阐述了钙基脱硫的影响。通常，投放钙基脱硫剂会导致NOx排放量升高，N2O排放量降低，这是多方面因素共同作用的结果，如CaO催化挥发分氮氧化生成NO、促进CO等还原性气体氧化消耗、促进N2O分解等。而脱硫产物CaSO4及CaS等也对NO还原表现出明显的催化活性，实践发现基于钙基脱硫和喷氨脱硝的同步脱硫脱硝技术是可行的。未来还需进一步定量研究石灰石脱硫与NOx排放之间的相互作用规律，并在此基础上开发一体化脱硫脱硝技术，以期实现CFB锅炉NOx和SO2的双超低排放。

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洁净煤技术

2019年第01期

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