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2021封面文章（《煤质技术》）

来源：煤质技术

《煤质技术》创刊于1986年，双月刊。封面文章涵盖了煤炭发展的节能减排、生态保护、信息采集监控与管理、性能评价及研究等领域的最新研究成果。

行业视野: 封面文章
类别; 163个
关键词; 49位
专家; 23篇
论文; 7700IP
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垃圾焚烧飞灰高温热处理技术研究进展

作者(Author)：陈怀俊, 牛芳, 王乃继, 李美军, 刘鹏中, 王建鹏

摘要：垃圾焚烧飞灰高温热处理可有效固定重金属和彻底分解二噁英，实现飞灰的无害化、减量化和资源化再利用，其为最具前景的飞灰处置技术之一。在热处理过程中，飞灰中大部分难挥发重金属Cr、Ni固定在飞灰熔渣中，而易挥发的重金属Pb、Cd则大量迁移至二次飞灰中。飞灰熔渣无毒性，可直接进行资源化利用；而二次飞灰属富含重金属的危险废弃物，常采用化学稳定化+填埋进行处理，也可通过回收二次飞灰中的重金属和可溶性氯盐以达到对飞灰的资源化利用。结合垃圾焚烧炉的主要技术特点以及垃圾焚烧过程中重金属的迁移过程，总结飞灰中重金属及其存在形式、飞灰组成成分、热处理条件和添加剂等因素对飞灰热处理过程中重金属固定及迁移特性的影响规律，梳理我国垃圾焚烧飞灰高温热处理技术中的烧结、熔融和水泥窑协同处置之最新进展，剖析我国回转窑飞灰烧结工艺、旋流式燃料熔融炉中试系统及等离子体气化熔融工艺路线、水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰流程及其相关项目。指出水泥窑协同处置飞灰已成为我国除化学稳定化+填埋之外最主要的飞灰处置方式，且随着相关技术规范和标准的完善及相应政策的支持，水泥窑协同处置飞灰会得到更大范围的推广和应用。

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煤质技术

2021年第05期

499

144
燃煤烟气中Cr2O3生成及其在CaO的吸附研究

作者(Author)：汤吉昀, 陈娟, 张肖阳, 崔琳, 董勇

摘要：煤燃烧过程中会释放多种痕量重金属，其中铬元素因其剧毒性而易对人体及生态系统造成危害。铬作为5种重点污染防控的重金属元素之一，研究其在烟气氛围下的形态转化规律和在CaO的吸附特性则对其进一步减排具有重要意义。利用密度泛函理论(DFT)对烟气中Cr、CrO与O2均相生成Cr2O3的反应机理，和Cr2O3在CaO(001)表面的吸附过程进行研究。结果表明:Cr和CrO均相生成Cr2O3的最大反应能垒分别是12.048 Kcal/mol和12.270 Kcal/mol，该反应在烟气中均易发生。在500 K~2 000 K温度下，Cr与O2反应生成CrO、CrO2的过程中，正反应速率处于较高水平，正向反应进行完全。而CrO到CrO2存在2个过渡态，其中TS2为速控步骤，反应进行较慢，正向进行不完全。CrO与CrO2生成Cr2O3是物理吸附过程，不需要克服能垒即可自发进行，所以Cr2O3是燃煤烟气中主要的存在形式。Cr反应生成Cr2O3的平衡常数受温度影响较大，但始终大于105，可认为是单向反应。CrO反应生成Cr2O3的平衡常数也明显受到温度的影响，在低温阶段平衡常数较大，反应物转化率高，当温度超过1 700 K，平衡常数很小，反应进行不完全。因此可知，Cr向Cr2O3转化的路径较易发生，是燃煤烟气中Cr2O3生成的主要途径。同时，研究发现Cr2O3在CaO(001)表面吸附后，Cr与吸附底物表面O形成了Cr-O共价键，为化学吸附。因此，利用钙基吸附剂对烟气中铬的固化具有可行性。

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2021年第05期

352

98
小容量煤粉工业锅炉掺烧生物质粉现场试验研究

作者(Author)：陈隆, 谭静, 王乃继

摘要：生物质直接掺烧于燃煤锅炉可减少用煤量，其为有发展前景的碳减排方式之一，关于煤粉工业锅炉与生物质粉的掺烧研究有待进一步加强。以容量为6 t/h的WNS型式小容量煤粉工业锅炉系统为研究对象，结合粉体燃烧器和炉膛三次风设计思想，再采用现场试验的方法以研究掺烧不同比例生物质粉对锅炉污染物排放和热效率的影响。试验所配制的生物质粉掺混质量比例分别为0、30%、70%及100%,设置炉膛三次风与主射流火炬交汇位置距燃烧器喷口3 500 mm，位于炉膛中间。通过二三次风风阀开度调控空气分级程度，设置二三次风比例分别为2.0、1.2及0.8。试验结果表明，采用专门设计的粉体燃烧器可在WNS式锅炉上实现煤粉、生物质粉以及二者混合粉体的稳定燃烧，由此扩展了WNS式锅炉的燃料范围。当二三次风比例从2.0降至0.8时，锅炉初始NOx排放分别从800 mg/m3降低至450 mg/m3、600 mg/m3降低至210 mg/m3、600 mg/m3降低至200 mg/m3(工况c)及600 mg/m3降低到200 mg/m3(工况d)，此时锅炉的热效率分别为89.19%、89.43%、90.57%及91.33%，表明煤粉工业锅炉掺烧生物质粉后燃烧效率及锅炉热效率均提高，在同样二三次风比例下，随着掺混比例提高，NOx初始排放降低。利用飞灰和燃料工业分析计算燃料自固硫率，取二三风比例为0.8时的飞灰进行化验分析，发现生物质掺混比例为0、30%、70%及100%时，燃料自固硫率分别为27.77%、12.43%、7.84%及12.57%，掺烧生物质后的飞灰固硫率介于纯生物质粉固硫率和纯神府煤粉固硫率之间且变化不大。

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2021年第05期

394

182
区域能源多能互补耦合系统优化配置研究

作者(Author)：向艳蕾, 杨允

摘要：发展区域能源多能互补耦合供能技术是实现建筑能源系统转型升级、缓解能源需求矛盾的重要途径。对分别以燃气轮机和燃气内燃机为原动机的2种区域能源多能互补耦合系统优化配置进行综合评价研究，可为区域供能系统的稳定性、安全性及可靠性提供支撑依据。利用基于模型的数学规划方法以构建系统优化配置和评价指标模型，可实现系统结构、设备运行、设备选型的同步优化，并获得系统环境、热力、经济、电力调峰等综合性能。选取广州市典型医院进行案例研究，同时开展了浅表水热、地热、空气热等可再生能源应用研究。研究结果表明:系统优化配置和评价指标模型的验证具有有效性；广州市医院类建筑适合推广应用燃气内燃机多能互补耦合供能技术，该技术在经济、节能、减碳、电力调峰方面具有明显的优势；对于建筑面积15万m2的医院，燃气内燃机合适的功率为3 MW；在可再生能源利用方面，在资源条件允许的情况下，应优先选择河水、湖水、污水处理厂中水等浅表水热，再依次选择空气热、地热。

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2021年第05期

287

117
安徽省煤炭消费总量控制与对策研究

作者(Author)：刘佳佳, 闫金光, 杨雷娟, 顾明

摘要：安徽省煤炭消费总量控制与对策研究对于全省完成合理控制煤炭消费总量、保障煤炭消费总量控制目标的完成、改善空气环境质量、推动安徽省经济发展以及实现绿色协调可持续发展均具有重要的意义。对安徽省能源消费、煤炭消费现状及煤炭消费总量控制情况进行分析，并从安徽省能源消费结构、产业结构、能源加工转换效率及政策措施等方面对安徽省煤炭消费总量控制潜力进行分析。分析表明，安徽省煤炭消费总量控制工作取得了一定成效，但完成“十三五”期间煤炭消费总量控制目标压力较大，煤炭消费减量替代存在较大的挖潜空间。建议安徽省采取推动可再生能源和清洁能源发展，推进产业结构优化升级，开展节能技改和节能诊断工作，强化煤炭消费的政策制定和实施等措施，确保安徽省“十三五”煤炭消费总量控制目标的完成。

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2021年第05期

350

204
解耦燃烧技术在煤粉工业锅炉高速燃烧器中的应用研究

作者(Author)：陈隆, 王乃继

摘要：煤粉解耦燃烧降低NOx排放的同时能够保持较高的燃烧效率，但存在着飞灰残碳随着过量空气系数降低而升高的现象，即飞灰含碳量仍超过10%，因此采用数值模拟的方法拓展解耦燃烧在煤粉工业锅炉高速燃烧器中的应用范围。以高速煤粉燃烧器作为研究对象，先从理论上研究焦炭氮集中释放与还原的煤粉解耦低氮燃烧关键技术，再采用数值计算的方法对比10种不同的工况，重点研究二次风温度、旋流强度、二次风过量空气系数等常规参数对燃烧器内燃烧的影响。研究发现:高速煤粉燃烧器解耦燃烧需进一步提高燃烧器内的碳转化率以降低氮氧化物排放，提高旋流强度和二次风温度均有利于提高燃烧器内的碳转化率；当过量空气系数降低时，燃烧器内的还原性气氛增强且碳转化率降低，提高一次风量至15%则燃烧器内碳转化率可达到99%，能够保证焦炭氮快速集中释放。

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2021年第04期

400

146
边界条件对粉体混合器影响的数值模拟研究

作者(Author)：刘振宇

摘要：定量分析文丘里煤粉混合器风机曲线等边界条件对其性能参数的影响，有助于解决该设备的运行效果在不同工程中可重复性较差的问题。使用CFD软件Fluent,考察了风机曲线、气流温度、出口压力等边界条件对粉体混合器压力损失、落料室负压等关键参数的影响。通过实验测量并拟合得到XGB50-1050型旋涡气泵、FRA-100型罗茨风机出口在约60 ℃下的风机曲线方程，使用UDF将该方程导入Fluent，在每次迭代开始时，读取入口压力均值，使用拟合方程计算风机曲线上对应的质量流量，使用F_PROFILE函数输出到入口边界。模拟结果表明:随着混合器喷口截面积减小，若入口空气质量流量恒定，则混合器阻力系数呈二次曲线加速上升，喷口负压持续增大；若考虑风机曲线的影响，混合器阻力和负压增加速度均趋缓;且风机曲线的流量衰减越明显，阻力和负压增加的速度越慢。当风机曲线流量衰减较大时，若混合器喷口截面积缩小超过临界值，则负压开始减小。同时，随着喷口截面积的减小，单位压损能够产生的负压逐渐减小，压损—负压的转换效率持续下降。混合器入口压力随出口压力线性变化，当流量恒定时，入口压力增加值与出口压力增加值相同；当考虑风机曲线且入口压力较高时，由于流量衰减，混合器入口压力增加小于出口压力增加值。落料室压力随混合器出口压力呈线性变化，风机曲线对该项影响较小。当混合器出口压力超过喷口射流产生的负压后，落料室即进入正压区，因此，为了提高煤粉混合器负压转换效率，应尽量减小后续阻力。随着入口气流温度的上升，落料室压力呈线性下降，且不同喷口口径下下降趋势近似；混合器阻力呈线性上升趋势，且喷口截面积较小时，落料室负压随温度变化更加明显。

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2021年第04期

276

117
集中供热蒸汽热网设计现状分析及发展趋势综述

作者(Author)：曾鑫

摘要：集中供热技术是供热行业发展的重要方向，而蒸汽热网设计工作是集中供热系统研究的重点和热点。随着蒸汽热网输配技术指标的提高和节能政策的日趋严格，对热网的设计及其新材料新工艺研发、运行稳定性和长输热网经济性均提出更高的要求。对热网设计技术相关成果进行梳理并阐明当前的设计现状:在降低输送温降方面，系统介绍了保温材料的关键性能指标、保温结构和材料、隔热管托特点和应用效果；在降低输送压降方面，较为全面地分析管材和蒸汽流速选取要点，介绍旋转补偿器的特点和重要设计参数；最后分析集中供热热网设计存在的问题，对其未来的发展进行展望。结果表明:保温材料经历由膨胀珍珠岩到岩棉、再到离心玻璃棉、纳米气凝胶的发展过程，保温结构实现了由圆形结构转变为椭圆形复合结构变革。新材料、新工艺、新管道附件的开发和应用，显著提高了蒸汽热网的节能效果，压降由传统设计的0.1MPa/km降低至0.02MPa/km~0.03MPa/km，温降由15℃/km~20℃/km降低至5℃/km~7℃/km。随着技术进步和设计的精细化，压降和温降指标还会进一步降低。

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2021年第04期

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