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《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
类别; 123个
关键词; 131位
专家; 26篇
论文; 22012IP
点击量; 7664次
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粉煤灰中非晶态硅赋存形态及定量分析方法研究

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。

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洁净煤技术

2019年第03期

951

279
SNCR/烟气再循环协同脱硝技术研究

作者(Author)：雷雨, 刘洋, 牛艳青, 惠世恩

摘要：短期内煤炭作为我国主要能源的现状不会改变。由于煤燃烧会释放大量NO_x,造成严重的环境污染,因此煤炭燃烧过程中的NO_x控制至关重要。链条锅炉作为我国工业应用最为广泛的燃煤锅炉之一,是降低NO_x排放的重点对象,尤其在新实施的GB 13271—2014《锅炉大气污染物排放标准》中规定重点地区锅炉NO_x排放值不得高于200 mg/m~3后,链条炉低氮燃烧和NO_x脱除技术受到广泛关注。为降低链条锅炉NO_x排放,满足国家环保要求的同时,降低企业运行维护成本,提高企业经济效益,以西安高新区某供热站4×75 t/h链条锅炉为研究对象,进行烟气再循环与SNCR耦合低氮燃烧NO_x脱除技术改造研究。研究了SNCR与烟气再循环耦合低氮燃烧系统参数,如烟气再循环率,再循环烟气一、二次风室送入比例,氨氮摩尔比,锅炉负荷变化等脱硝系统参数对NO_x脱除效率及链条炉燃烧特性的影响,确定了烟气再循环与SNCR技术耦合脱硝的最佳运行参数,结果表明:SNCR耦合烟气再循环低氮燃烧技术能有效降低链条锅炉NO_x排放。烟气再循环率为16%～18%,再循环烟气一次风室送入比例为82%,氨氮摩尔比为0.78时,SNCR耦合烟气在循环脱硝系统可达最佳脱硝效率。此时SNCR耦合烟气再循环联合脱硝效率可达到56%,SNCR单独运行脱硝效率可达40%,NO_x实际排放可从250 mg/m~3降至110 mg/m~3,远高于国家NO_x排放标准。

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洁净煤技术

2019年第03期

1033

299
220 t/h煤粉锅炉臭氧氧化NOx超低排放试验研究

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。

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洁净煤技术

2019年第03期

848

320
超低排放燃煤电站湿法脱硫和湿式电除尘器中硒含量分布及形态演变

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。

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洁净煤技术

2019年第03期

917

281
循环流化床返料阀结构对循环流率动态响应特性的影响

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。

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洁净煤技术

2019年第03期

928

305
大型燃煤锅炉内辐射熵产及辐射火用试验研究

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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洁净煤技术

2019年第03期

834

314
深度空气分级下混煤未燃尽碳与NOx协同优化数值模拟

作者(Author)：颜祝明, 马仑, 叶骥, 张成, 谭鹏, 方庆艳, 陈刚

摘要：为探究掺混方式及配风方式对混煤燃尽率和NOx排放量的影响,以一台660 MW四角切圆锅炉为研究对象，开展混煤燃烧过程未燃尽碳和NOx排放的协同优化数值研究。结果表明，在深度空气分级条件下，未燃尽碳主要受停留时间、掺混方式、配风方式等因素共同影响;合理搭配掺混方式和配风方案可降低混煤未燃尽碳水平和炉内NOx总生成量，达到两者的协同优化。与炉外掺混相比，炉内掺混更加灵活，可通过优化低挥发分煤的燃尽程度来改善混煤整体的未燃尽碳水平。在炉内掺混方式下，均等配风将低挥发分煤置于上部燃烧器或正宝塔配风将低挥发分煤置于下部燃烧器，均有利于低挥发分煤的燃尽;而将高挥发分煤置于上部燃烧器更有利于NOx减排。综合考虑混煤未燃尽碳和NOx排放特性，将高挥发分煤置于上部燃烧器且采用正宝塔配风可为下部低挥发分煤的燃烧提供相对充足的氧量，提高低挥发粉煤的燃尽率，降低混煤未燃尽碳水平;上部高挥发分煤析出的挥发分中含有大量含氮中间产物HCN，可将已生成的NOx还原，有利于降低炉内混煤NOx生成量。

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洁净煤技术

2019年第03期

886

282
空气分级技术对焙烧炉内煤气燃烧NOx生成的影响

作者(Author)：杨协和, 蔡润夏, 张扬, 张建胜, 张海, 吕俊复

摘要：煤气化后的煤气常用于氢氧化铝焙烧过程。煤气中一般含有一定量的氨气，造成焙烧过程的氮氧化物生成量较高。针对一种燃用煤气的氢氧化铝气态悬浮焙烧炉，采用空气分级的方案，开展了煤气低氮燃烧过程的研究，探究空气分级技术对焙烧炉内煤气燃烧氮氧化物生成的影响规律，从而指导实际焙烧炉内的燃烧组织设计及优化。利用BarracudaTM气固两相流动计算软件，分析了一台3 000 t/h的氧化铝焙烧炉的炉内气固流动及燃烧过程。结果表明，悬浮焙烧炉炉膛底部存在明显的高温区，局部高温负荷点较集中，最高温度达1 700 K。随着炉膛高度的增加，炉膛温度逐渐降低。同时由于气流回流的作用，炉膛内部在炉膛底部以及上部气流转向处存在明显的颗粒堆积造成的颗粒高浓度区域。基于气固流动计算得到炉内的温度场，耦合详细化学反应机理来考虑详细的化学反应过程，利用Chemkin Pro软件建立了反应器网络，通过数值计算探究空气分级技术对含氨煤气在焙烧炉内燃烧过程中NOx生成的影响。结果表明，燃用煤气的焙烧炉内生成的氮氧化物主要为燃料型氮氧化物。空气分级为20%时，空气分级对煤气燃烧氮氧化物生成的抑制效果有限。当空气比例为40%时，主燃烧区呈现还原性气氛，焙烧炉内煤气燃烧生成氮氧化物减排率能达到70.3%。

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2019年第03期

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