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“煤基清洁能源前沿技术”专刊

来源：《洁净煤技术》

本专刊为《洁净煤技术》2021年第1期，共有论文31篇。

行业视野: 碳中和
类别; 143个
关键词; 154位
专家; 31篇
论文; 20712IP
点击量; 14866次
下载量

煤气化技术在中国：回顾与展望

作者(Author)：王辅臣

摘要：系统回顾了煤气化技术在中国150多年的发展历史，从新中国建立前、新中国建立到改革开放前、改革开放后3个阶段，分别介绍了我国引进各类煤气化技术的过程及其应用情况；以改革开放前和改革开放后2个阶段，重点概括了我国煤气化技术领域的艰难探索、系统深入研究和技术示范与应用过程中取得的重要进展与成果；对我国自主开发的主要煤气化技术的研发历程、技术特点、应用情况及最新进展进行概要阐述，并对地下气化、催化气化、加氢气化、超临界水气化、等离子体气化等新型气化技术的国内研发进展进行简要述评；总结了我国煤气化技术引进、自主研究与工程应用经验，从降低装置投资、提高系统效率、实现环境友好、协同处理液/固有机废物、融合信息化技术、开发新技术、保护知识产权等方面对煤气化技术的未来发展进行了展望。

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洁净煤技术

2021年第01期

3455

3465
生物柴油的制备及其在浮选中的应用进展

作者(Author)：张梦妮, 程敢, 李玉龙

摘要：石油是人类生活中不可或缺的重要能源，石油产品是细粒煤浮选提质的重要捕收剂。我国石油对外依存度高，替代品寻找日益迫切。生物柴油清洁环保、可再生、可生物降解，其性质与石化柴油相近。论文总结了生物柴油主要制备方法：直接混合法、水解法、均相酸碱催化法、非均相酸碱催化法、酶催化法、超临界流体法等。结果表明，生物柴油与石化柴油混合作为捕收剂用于煤泥浮选，能够提高精煤回收率，降低药剂消耗。未来应该在生物柴油的制备技术及推广方面进一步发力，以促进经济的持续健康发展。

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洁净煤技术

2021年第01期

1027

287
水煤浆粒度级配模型和实践的研究进展

作者(Author)：李强, 廖长林, 侯健, 张建胜

摘要：水煤浆是一种煤基液态燃料，具有与燃料油相似的物理特性，是煤炭高效清洁利用的一个重要途径，可以显著减少氮氧化物和二氧化硫的排放。目前我国水煤浆需求量已突破2.5亿吨/年，粒度级配作为影响水煤浆浓度的重要因素，使不同大小的煤颗粒能够互相填充，尽可能的减少空隙，提高颗粒的堆积效率和水煤浆浓度。本文分析了粒度级配对水煤浆的影响，指出在水煤浆制浆过程中，粒度级配只涉及物理破碎和研磨，能耗相对较小，对于提升浓度的效果显著，具有广泛的适用性和经济性。论述了近年来新发展的粒度级配理论和模型，特别是隔层堆积理论和分形级配理论，并给出了具体的计算方法和公式，以及假设和适用性。通过举例的方式给出近年来隔层堆积理论的发展和应用，以及对于堆积效率的具体评价；分析了分形级配理论的可行性和新的进展，以及在指导烟煤和褐煤级配时的应用效果；给出了三峰级配的工艺流程，级配方案和工业实践案例。在粒度级配提高水煤浆浓度的基础理论和应用实践方面，国内外学者已经做了大量工作。但在具体的理论细节方面，比如隔层堆积对于任意粒度分布的简化计算方面、分形级配的拟合精度方面和三峰级配的粒度堆积评价方面还需要更加深入的研究。在级配理论应用于实践过程中，基础理论和工业实践的结合还有待于进一步提高。在粒度级配的基础上，建议引入内在水分等影响因素，在将来研究中建立一个跨煤种的预测模型。

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洁净煤技术

2021年第01期

665

273
低阶煤热解影响因素及其工艺技术研究进展

作者(Author)：刘壮, 田宜水, 胡二峰, 马大朝, 邵思, 李沫杉, 戴重阳

摘要：我国低阶煤储量巨大，全组分高效利用煤炭资源有助于确保我国能源安全，低阶煤热解可以得到高值化的煤气、焦油以及半焦，实现其高值化梯级利用。本文通过论述低阶煤热解过程的三个阶段阐明了其热解机理，详细阐明包括煤阶、温度、粒径、升温速率、气氛等热解条件以及酸洗、水热、溶胀、离子液体等预处理方法对低阶煤热解反应特性的影响。催化热解通过定向调控获取高品质热解产物，基于催化剂特性的差异和催化行为的不同，分类梳理了不同催化剂对低阶煤催化热解的影响，包括分子筛、过渡金属化合物、碱金属化合物、天然矿石等。在低阶煤热解技术的研究现状和最新进展的基础上，对低阶煤固体热载体、气体热载体以及内构件移动床热解工艺技术进行了总结，并进一步提出了相关展望，加快低阶煤热解技术的发展。

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洁净煤技术

2021年第01期

835

673
煤催化加氢气化研究进展

作者(Author)：严帅, 夏梓洪, 陈彩霞, 曲旋, 毕继诚

摘要：煤加氢气化制天然气技术具有工艺路径短、热效率高等优点，其应用基础研究备受关注。但是煤中存在部分致密的芳香碳结构，加氢反应性较差，即使在苛刻的反应条件下（~1000℃，~7 MPa H2），仍难以转化。通过引入催化剂，进行煤催化加氢气化可在温和的反应条件下实现煤的碳转化率和CH4收率的同步提高。本文首先论述了碱金属（K、Na等）、碱土金属(Ca)和过渡金属（Fe、Co、Ni等）催化剂对模型碳加氢气化的催化作用原理。然后，探讨了反应温度、氢气压力、和碳结构对C-H2催化反应的影响规律。在以上基础上，考虑实际应用，分析了适用于原煤催化加氢气化的最佳催化剂及工艺条件，并从CH4和轻质液体焦油等产物生成规律、煤中碳结构随着反应的进行的衍变过程等角度，讨论了催化剂分别对煤加氢热解和热解半焦加氢气化的催化作用行为。最后，提出煤催化加氢气化联产CH4和轻质液体焦油技术从基础走向应用的进一步研究建议。

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洁净煤技术

2021年第01期

739

327
CO2吸附强化CH4/H2O重整制氢催化剂研究进展

作者(Author)：刘璐, 许凯, 荆洁颖, 冯杰, 李文英

摘要：CO2吸附强化CH4/H2O重整制氢是提供低成本高纯氢气和实现CO2减排的方法。其中，催化剂和吸附剂是该工艺的重要组成部分，其活性与选择性制约了反应的速率和产率，寿命长短关系到生产成本的高低。本文综述了CO2吸附强化CH4/H2O重整制氢催化剂和吸附剂的研究现状及存在问题，发现机械混合的催化剂与吸附剂在反应过程中存在吸附产物包覆催化活性位点的问题，导致催化剂活性迅速下降。针对该问题，本文进一步探讨了不同结构双功能复合催化剂的结构特性、研究现状及其在循环-再生过程中存在的问题，通过对比发现核壳型双功能催化剂因核壳结构吸附组分与催化剂组分相对独立、催化组分分散分布和具有大的比表面积等优点，使其在吸附强化制氢中有进一步研究的潜力。

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洁净煤技术

2021年第01期

680

458
高钠煤灰烧结特性研究进展

作者(Author)：黄东东, 张守玉, 常明, 石岳, 林春雨, 徐嘉庆, 张培争, 张华, 胡南

摘要：中国的新疆准东煤具有储量巨大、开采成本低、挥发分高、硫含量低等特点，是优质的动力用煤。但准东煤钠含量高，燃烧利用时易在受热面上形成烧结性积灰，产生严重的结渣，极大地限制了高钠煤的开发利用。因此，要实现高钠煤的清洁高效利用，需充分认识高钠煤灰的烧结特性。本文总结了高钠煤积灰结渣机理，概述了高钠煤灰烧结机制，探讨了二者之间的内在关联。高钠煤在燃烧过程中，煤中碱金属（主要为钠）释放并以Na2SO4、NaCl及Na的形式存在于烟气中，与受热面接触并于其上冷凝形成粘性内白层，内白层捕获飞灰颗粒后反应生成低熔点化合物，其烧结温度降低，使锅炉受热面上发生沾污增强型的“沾污烧结”过程。高钠煤灰的烧结过程包含固相烧结、液相烧结和气相烧结三种方式，对煤灰烧结过程的影响因素包括反应温度、化学组成、煤灰粒径、反应气氛、添加剂种类、锅炉设计和锅炉运行工况等。其中添加剂按氧化物种类可分为碱性氧化物和酸性氧化物，一般情况下碱性氧化物可以降低煤灰烧结温度，酸性氧化物可提高煤灰烧结温度。未来对于提高高钠煤灰烧结温度的研究方向可从新型添加剂出发，找到既能固定烟气中的钠，又能与灰渣中的低熔点含钠矿物质反应生成高熔点化合物的单一或混合成分的添加剂。同时，关于钠蒸气对积灰结渣在微观层面上的动态特性的影响机制也需进一步研究。本文概述了煤灰烧结温度的测量方法，热导率分析法、压力测量法、热机械分析法、筛分法和压降法，其中压降法是目前为止测量烧结温度较为准确的方法。最后介绍了上海理工大学碳基燃料洁净转化实验室在高钠煤灰烧结特性方面的研究方向，以期为解决燃用高钠煤锅炉积灰结渣问题提供一定的参考。

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洁净煤技术

2021年第01期

701

358
煤粉着火燃烧过程光学诊断研究发展

作者(Author)：齐洪亮, 孙锐, 彭江波, 于欣, 朱文堃, 曹振, 于杨, 高龙, 张泽岳

摘要：煤炭作为重要的化石燃料，储量丰富，尽管新能源和可再生能源快速发展，煤炭资源在未来几十年里仍将作为我国一次能源重要组成部分。同时煤炭利用带来很多环境污染问题，因此未来煤炭资源的利用逐渐向高效、低碳、低污染物排放利用方式转变。随着光学技术的不断发展，涌现出多种适用于煤粉燃烧诊断的原位非接触式光学诊断技术，极大地促进了燃烧学的发展，为煤炭的清洁高效利用提供了更多实验手段。本文介绍了国内外一些研究者在煤粉着火、不同方式下燃烧特性的光学诊断研究方面主要进展，对煤粉单颗粒和煤粉颗粒流的着火燃烧过程的光学诊断研究进行了总结。目前常用的煤粉燃烧光学诊断技术主要包括：全光谱成像、CH*/C2*化学发光成像、平面激光诱导荧光（PLIF）、双色/三色高温计、米氏散射、激光诱导白炽光、相干反斯托克斯-拉曼光谱、激光诱导击穿光谱等多种先进的光学诊断技术，可对煤粉单颗粒、颗粒流的着火延迟、脱挥发分、挥发分燃烧、着火模式、环境因素（环境温度、氧浓度、气氛）、富氧燃烧、水-氧燃烧、煤中碱金属释放等多方面的关键问题进行光学诊断研究，为煤炭的清洁高效利用提供了理论和实验基础。但目前取得的成果还不够完善，需要继续深入开展煤粉燃烧的光学诊断试验研究，对污染物NOx的生成及排放、新型水氧燃烧技术中水蒸气作用机理等方面深入探索，开发出新型清洁燃烧技术，为我国煤炭资源清洁高效利用做出进一步贡献。

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洁净煤技术

2021年第01期

755

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