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《洁净煤技术》2020年热点论文Top20

来源：《洁净煤技术》

行业视野: 其他
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燃煤电厂白色烟羽消除技术现状与展望

作者(Author)：杨晓阳, 王飞, 杨凤玲, 张缠保, 程芳琴

摘要：随着我国环保政策愈发完善和严格，电厂湿法脱硫后饱和湿烟气排入大气形成的“白色烟羽”治理需求增加。通过对白色烟羽形成与消除机理的研究，分析了目前燃煤电厂消除白色烟羽技术的优缺点及应用前景。国内外现有的消白技术主要包括烟气冷却、烟气加热、冷凝复热、旋流除湿、溶液除湿、膜法除湿等。烟气冷却、烟气加热、冷凝复热技术均通过直接/间接换热，改变烟气在出口处的状态实现消白，技术相对成熟，且已在工程实例中应用，但能耗大，对换热设备防腐要求较高，并且GGH成本高、能耗大；旋流除湿技术虽然负荷大、压降低和结构简单，但消白效果有限；溶液除湿与膜法除湿技术目前还处于试验研究阶段，由于自身技术缺陷，鲜见应用于燃煤电厂的湿烟气处理工艺中。烟气瞬间加压凝结消白技术利用流场结构瞬间提高水蒸汽分压，从而使其液化，同时蒸汽凝结液化释放大量潜热，提高了烟气出口温度，烟气除湿与加热协同作用最终保障饱和湿烟气消白。讨论和对比了各治理技术的特点和适应性，并结合试验，发现烟气瞬间加压凝结消白技术可有效回收湿烟气中的水蒸汽，且在蒸汽凝结过程中饱和蒸汽内携带的细颗粒等污染物作为凝结核被凝结液滴协同脱除，同时无需其他换热设备，降低了能耗，是烟气消白技术中的潜力技术之一。

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洁净煤技术

2020年第06期

636

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焦炉烟气钢渣湿法联合脱硫脱硝试验研究

作者(Author)：孟子衡, 王晨晔, 王兴瑞, 陈艳, 李会泉

摘要：焦炭生产过程会排放大量的烟气，烟气中的SO2和NOx会造成环境污染。随着焦化行业大气污染物排放标准越来越严格，为解决焦炉烟气中SO2和NOx的污染问题，以钢渣为吸收剂，在自制小型鼓泡搅拌反应器中进行了焦炉烟气联合脱硫脱硝试验，研究了浆液温度、浆液浓度、烟气流量、SO2浓度、NO浓度对SO2和NO脱除效率的影响，并得到优化的运行条件。研究发现，温度升高会降低NO氧化的反应速率，导致生成的NO2浓度降低，从而使脱硝效率下降；浆液浓度升高会增大浆液体系的pH值，促进NO脱除；烟气流量增加，即停留时间减少会降低气液接触时间，导致脱硫脱硝效率降低；优化的运行条件为30 ℃、浆液浓度8%、烟气流量400 mL/min，在最优运行条件下，可实现脱硝效率50.7%，脱硫效率高于95%。钢渣同时脱硫脱硝过程机理研究表明：钢渣中溶解出的OH-能维持浆液保持碱性，具有较高的缓冲pH值能力，从而有利于SO2和NOx的脱除；NO与O2反应生成NO2，NO2与OH-反应生成NO2和NO-3；NO2与NO结合生成极易溶于水的N2O3，N2O3再与OH-反应生成NO-2，从而实现NOx的脱除。通过气相预氧化将部分NO氧化为NO2，然后NO2以及剩余的NO和NO2结合的N2O3被钢渣浆液快速高效吸收，达到NOx排放标准甚至超低排放标准，有利于钢渣湿法联合脱硫脱硝的工程化应用。

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洁净煤技术

2020年第06期

440

231
固体化学链燃烧技术及污染物释放研究进展

作者(Author)：胡东海, 黄戒介, 李春玉, 余钟亮, 康思乐, 张建利, 王志青, 杜梅杰, 房倚天

摘要：化学链燃烧（CLC）由于其固有的CO2浓度高、易分离、CO2减排成本低等优点已成为一种具有发展前景的固体燃料燃烧技术。目前CLC技术由原位气化化学链燃烧(iG-CLC)和氧解耦化学链燃烧(CLOU)2种技术为代表。采用固体作为燃料燃烧时，其污染元素会以气体形式释放到大气或掺杂到CO2目标气体中，带来环境及操作问题。论述了固体燃料化学链燃烧的iG-CLC及CLOU2种技术及相关原理，简述了国内外研究现状，并对2种技术的性能和优缺点进行分析。同时，着重对固体燃料化学链燃烧过程中存在的污染元素及其释放规律进行总结。对于固体燃料中的S元素，最终将会大部分转移到气相中并以H2S和SO2（iG-CLC）或单一SO2（CLOU）的形式释放，小部分会固存于灰烬中或与氧载体结合。在排放比例方面，随着燃料反应器温度的增加，燃料反应器出口处含硫气体含量上升，同时空气反应器出口处含硫气体含量下降。固体燃料中的N元素将全部转移到气相中并在2种技术中均以N2和NO形式释放，不同之处在于CLOU技术由于氧载体的释氧性使得NO生成偏多，燃料反应器和空气反应器出口处的含氮气体含量与温度的关系与S元素变化一致。固体燃料中Hg元素主要以Hg0和Hg2+分布在气相中，在燃料反应器中主要以Hg0形态存在，而在空气反应器中主要是Hg2+，在CLOU技术中有相当一部分Hg（42.5%）保留在燃烧的灰中。燃料反应器中Hg释放量将随燃料反应器温度的升高而增加，空气反应器的Hg释放量随温度升高而降低。固体燃料化学链燃烧过程中的挥发分作为一种污染物在排放方面也需关注。结果表明燃料类型似乎对燃料反应器出口气体中的焦油量具有决定性影响，目前只发现高挥发分生物质的iG-CLC过程有焦油排放问题，而在CLOU技术中由于燃料反应器中气态氧的存在导致焦油化合物完全燃烧。最后结合污染元素性质及在2种化学链燃烧技术中的释放规律，针对减少相关污染物的排放提出了原料处理及工艺改进建议。

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洁净煤技术

2020年第04期

1430

658
燃煤电厂脱硫废水零排放技术现状与发展

作者(Author)：吕武学, 于燕飞, 曲保忠, 陈嘉宁, 崔凌霄, 马双忱

摘要：燃煤电厂脱硫废水存在水质差、水量大、处理成本高等问题，废水处理技术也在不断更新换代。不同电厂其脱硫废水的水质、水量相差较大，处理技术的选择也存在较大区别，为了更科学有效地选择脱硫废水处理技术，汇总分析了目前燃煤电厂脱硫废水处理技术，根据实际案例详细分析各处理技术的优缺点，为燃煤电厂对脱硫废水零排放技术的选择提供参考。研究结果显示，目前燃煤电厂脱硫废水零排放处理技术主要包括脱硫废水的预处理技术、浓缩减量技术、蒸发结晶技术以及转移固化技术，各废水零排放处理技术参差不齐。详细分析了预处理技术中的三联箱法、双碱法，根据废水特点，该预处理环节可省略，以减少投资成本；浓缩减量技术包含膜法浓缩（RO、FO、ED等）和热法浓缩（利用蒸汽浓缩、烟气余热浓缩），膜法浓缩可实现较高的浓缩倍率且系统稳定，但其较高的投资运行成本有待解决；热法浓缩依靠其低成本、高效率逐渐成为主流浓缩技术。蒸发结晶技术利用烟气余热蒸发（旁路烟道蒸发、烟道蒸发），其运行中的腐蚀、结垢问题有待解决；转移固化技术中的水泥化固定技术，不仅能够固定脱硫废水中的高浓度氯离子，同时对废水中的多种重金属离子具有较好的固定效果，该技术对处理产生的终端高浓度含盐水指明去处，其固化体得以二次利用；高浓度氯离子也可制备净水剂，实现废水中盐分的二次利用。同时，提出了脱硫废水处理技术选择的四原则。低成本、低风险、高成效的脱硫废水零排放工艺路线更符合当前企业需求。

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洁净煤技术

2020年第04期

1381

632
燃煤电厂粉煤灰综合利用现状及发展建议

作者(Author)：姜龙

摘要：我国电力能源以煤炭为主，每年燃煤电厂因燃煤产生的粉煤灰为6亿t，约占世界粉煤灰总产量的一半，而目前我国粉煤灰综合利用率仅为70%。为全面了解我国粉煤灰综合利用现状并改善我国粉煤灰综合利用情况，介绍了国内外粉煤灰综合利用的基本情况、相关标准、相关政策及主要利用途径，通过对比国内外利用现状，分别从利用途径、标准制定、政策制定3方面提出我国今后粉煤灰综合利用的合理化建议。我国粉煤灰综合利用率同世界平均水平持平，但由于产量大、分布不均匀、已有能源政策等造成我国在粉煤灰综合利用中主要存在传统建材需求萎缩、季节性影响、政策缺少引导并无强制利用、标准体系不完善、高附加值利用占比低等问题：我国粉煤灰主要应用在建材行业，与其他发达国家相比，在道路方面、矿坑回填方面的应用率偏低，其中西部地区由于燃煤电厂分布广泛、建材行业需求降低造成粉煤灰综合利用远低于全国水平；我国在粉煤灰方面制定的标准所涉及的指标范围和指标限值同国外发达国家相比偏松，涉及领域多为传统的建材和基建，并不能很好地指导粉煤灰在其他领域的应用；现有相关政策大多是鼓励利用粉煤灰，缺乏强制性，同时政策上无法有效提高产灰企业的主观能动性。为了更好推进我国粉煤灰的综合利用，结合自身国情且与发达国家现状对比，今后应主要从以下方面入手：加大我国粉煤灰在基建、填充、农业、环保、高附加值等方面的应用，推进西部地区粉煤灰在填埋和农业的应用；完善各利用途径的标准，在标准制定中应体现我国自身的特殊性并优先制定适用本地区粉煤灰利用的标准；我国粉煤灰利用对政策的依存度过高，因此政策内容应对产灰企业进行详细的政策引导从而提高产灰企业的治灰主观能动性，提高粉煤灰的综合利用率，提高固废利用信息的透明度，加强粉煤灰综合利用的社会监督。

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洁净煤技术

2020年第04期

1228

629
SCR系统流场优化数值模拟研究

作者(Author)：王海川, 曾祥浩, 廖艳芬, 田云龙, 马晓茜

摘要：为提高选择性催化还原脱硝系统（SCR）的烟气气流均匀性，进而提高SCR反应器的催化效率、减少催化剂的冲蚀和损耗、提高催化剂使用寿命和提高催化反应反应物的接触程度，针对SCR反应器的流场开展数值模拟以及导流板和整流板的结构优化，基于Realizable k-ε模型和多孔介质模型，通过对全尺寸SCR反应器模型的速度场的模拟，研究导流板结构、整流板数量对于SCR脱硝系统的流场组织和气流均匀性的影响。通过模拟SCR反应器内的颗粒分布，研究飞灰颗粒对流场的影响。通过计算整流板前截面的相对速度偏差和分析不同优化方案下的SCR反应器的速度场，评估导流板和整流板的导流效果，进而确定最佳方案。结果表明：在弧形、直弧形、弧形、直弧直4种导流板方案中，直弧直形导流效果最好，这是因为弧形导流板前的水平直板和竖直直板可以更好地引导气流流动；结合反应器采用斜顶设计的几何特点，基于流场调整导流板形状与速度梯度方向相同，可以显著优化烟气的气流组织，减少转弯处的能量耗散；催化剂层前的整流板可进一步引导气流流动，极大改善气流均匀性；但过多的整流板提高近壁面处的烟气气流阻力，加剧能量耗散和速度不均匀性，反而降低整流板的整流效果。本研究整流板数量15较为合适。经过对导流板和整流板结构及数量的调整，最终可将催化剂上层的速度偏差降至6.68%，符合工业要求。针对烟气颗粒场的分析表明，飞灰颗粒主要沉积在烟道右壁面和上升通道上壁面处；同时，对颗粒沉积处必要的飞灰处理可减少烟气飞灰对于催化剂的冲蚀作用。

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洁净煤技术

2020年第04期

739

454
Pt、Cu共改性TiO2选择性光催化还原CO2制CH4

作者(Author)：李长华, 赵江婷, 熊卓, 赵永椿

摘要：光催化还原CO2是具有前景的可再生能源技术，但由于光生电子-空穴对的快速复合和对可见光的有限利用，TiO2表现出较低的光催化反应效率，为了提高TiO2光催化还原CO2的效率，用金属改性TiO2是一种有效的方式。笔者通过化学还原法将Pt和Cu2O纳米颗粒沉积在锐钛矿TiO2晶体表面，系统研究了Pt、Cu共改性对TiO2光催化还原CO2性能的影响。光催化试验结果表明，Pt沉积有利于生成CH4和H2，而Cu2O会抑制H2的生成，且对CH4的选择性低于Pt。Pt和Cu2O同时沉积在TiO2晶体上时，H2的生成受到抑制，CO2被选择性地还原为CH4，选择性达96.6%。催化剂表征结果表明，Pt能捕获光生电子，从而提高催化剂上的电子密度，有利于多电子还原反应发生，高选择性地生成CH4。Cu2O提高了催化剂对CO2的化学吸附能力，同时对水的吸附能力较弱，从而抑制H2的生成，提高了光生电子对CO2还原的选择性。此外，反应后的Pt-Cu/TiO2中Cu2O几乎被完全还原为Cu，这可能是由于在光催化反应过程中，Pt沉积可促进光生电子向Cu2O迁移，在Cu2O还原为Cu的同时为光催化还原反应提供更多的电子，有利于CH4的选择性生成。因此，Pt-Cu/TiO2催化剂可将CO2选择性地还原为CH4。经3次循环试验，催化剂的活性未降低，具有良好的稳定性。

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洁净煤技术

2020年第04期

801

346
基于Aspen Plus的超超临界循环流化床锅炉的性能计算及分析

作者(Author)：李娟, 李银龙, 牛田田, 辛亚飞, 杨冬

摘要：循环流化床发电技术以其特有的优势，得到了迅速发展和广泛应用。近年来，为了实现超低排放和超低能耗，大型化与高参数化的超超临界循环流化床锅炉（CFB）的设计研究成为我国洁净煤发电技术的主要发展方向。目前超超临界发电机组的基础理论与设计计算还不完善，因此对于其运行模拟以及在运行条件变化时锅炉主要参数的预测尤为重要。AspenPlus能够对复杂的化工过程进行精细的稳态模拟和流程设计，基于AspenPlus软件提供的内置模块和FORTRAN编译器的外部子程序，建立了660MW超超临界CFB锅炉燃烧室煤解耦燃烧过程模拟模型，主要包括煤的等效热解模型、简约解耦燃烧模型、分离器、外置床及尾部烟道低温过热器、低温再热器模型。依据所建立的稳态模型，可模拟计算660MW超超临界循环流化床锅炉在满负荷工况（B-MCR）下锅炉性能，得到其各处主要温度的计算结果，分析燃烧室中密相区和疏相区的气体组分浓度，并且预测了循环流化床燃烧室运行参数一次风配比对密相区组分CO2、CO和SO2浓度的影响以及过量空气系数对排烟气体组分SO2、SO3、NO和N2O浓度的影响。同时，利用该模型计算了过量空气系数和改变一次返料比例对中温过热器、低温过热器出汽温和低温再热器、省煤器出烟温的影响。在660MW超超临界循环流化床锅炉的设计研究上，为降低污染物排放、减少锅炉热损失和提高锅炉效率提供了参考依据。

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洁净煤技术

2020年第03期

979

403