“煤燃烧和节能减排”专题（《煤炭学报》）

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“煤燃烧和节能减排”专题（《煤炭学报》）

来源：煤炭学报

专题整理于2021年5月，为2018—2021年《煤炭学报》刊登的“煤燃烧和节能减排”主题论文。

行业视野: 煤化工
类别; 105个
关键词; 107位
专家; 23篇
论文; 26105IP
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磁化水对细颗粒水汽凝结长大的影响

作者(Author)：张园园, 张军, 尹杰, 徐欢欢

摘要：为促进燃煤电厂烟气中细颗粒物水汽凝结长大，提高其脱除效率，提出了采用磁化水强化低过饱和度下颗粒长大效果的方法。以润湿性差的炭质颗粒为研究对象，测量了水磁化前后的表面张力变化以及对炭质颗粒接触角的影响;将热水与冷气溶胶接触形成过饱和环境，利用生长管实验研究了磁化水和普通水条件下炭质颗粒的水汽相变长大特性;基于经典异质核化理论，计算了磁化水对炭质颗粒长大所需的临界饱和度和过渡阶段长大速率的影响。实验结果表明:在800 mT磁场强度下，经过30 min循环磁化，水的表面张力降低了4.5 mN/m，与炭质颗粒的接触角降低了3°，炭质颗粒的润湿性得到改善;与普通水相比，磁化水条件下炭质颗粒几何平均粒径从原始的1.42 μm长大到3 μm以上，长大效果更佳，并且在较低过饱和水平下促进效果更明显。理论计算结果表明，在磁化水作用下，相同粒径的炭质颗粒异质凝结长大所需的临界饱和度明显下降，更有利于促进粒径较小的颗粒发生异质凝结;磁化水有助于提高低过饱和度下炭质颗粒过渡阶段的长大速率，磁化水条件下炭质颗粒过渡阶段的长大速率总是大于普通水;当生长管中过饱和水平较低时，相比于普通水，磁化水可明显提高过渡阶段炭质颗粒的长大速率，并且大颗粒凝结长大效果更好。磁化水耦合水汽相变技术将有助于促进炭质颗粒水汽凝结长大，间接提高烟气除尘效率。

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煤炭学报

2020年第12期

897

460
660MW超超临界CFB锅炉物料平衡模拟

作者(Author)：陈陆剑, 陶欣 , 张缦 , 高新宇 , 赵孔友 , 张守玉, 杨海瑞, 吕俊复

摘要：CFB 锅炉炉内的物料平衡可以影响CFB 锅炉安全稳定高效运行,研究炉内的物料平衡有助于指导实际锅炉的运行。根据清华大学提出的成灰磨耗实验方法,获得了660 MW 超超临界CFB 锅炉燃用的3 种煤种的本征成灰特性数据。对该660 MW 超超临界CFB 锅炉的结构进行一定的简化,仅保留炉膛、分离器与回料阀等部分,利用一维小室模型,考虑颗粒磨耗、退档、颗粒分层等条件,对该CFB 锅炉回路的物料平衡进行了数值模拟。实验结果表明,3 种不同性质的煤样按一定比例掺烧有着较好的效果,可以满足CFB 锅炉物料平衡的要求;当炉内床压为5 000 ~7 000 Pa时,提高床压降可以增加物料在炉内的停留时间,对于中间粒径档(0.125 ~3.200 mm) 的颗粒,停留时间的增加效果较为明显;仅提高床压降对于增加炉膛上部稀相区颗粒密度的影响比较有限;在维持5 000 Pa 较低床压降下,优化煤样粒径分布对颗粒在炉内的停留时间影响较小,但对提高炉膛上部颗粒密度有着明显的提高作用。在优化给煤粒径分布后,该660 MW 超超临界CFB 锅炉的优化床压降为5 000 Pa,在较低的床压下也有着较好的运行效果,这可以降低实际电厂的风机电耗,让电厂更加节能。

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煤炭学报

2020年第11期

895

377
混煤燃烧过程中汞释放特性

作者(Author)：王淑勤 , 刘丽凤 , 尹大琪

摘要：为了提高高-低硫混煤的燃烧特性，在混煤中加入添加剂(生物质、钙基添加剂、催化剂)后在管式炉中进行脱汞性能实验。采用微波辅助溶胶凝胶法制备了纯二氧化钛(TiO2)和钕掺二氧化钛(Nd-TiO2)。为探究脱汞机理，对催化剂进行了比表面积(BET)、X-射线衍射(XRD)、电镜扫描(SEM)、X-射线光电子能谱(XPS)和电子能谱(EDS)表征分析。对生物质进行了傅里叶红外光谱(FT-IR)分析，对确定方案样品进行了热重(TG-DTG)分析。脱汞性能实验结果表明:混煤选择低硫煤A和高硫煤C按质量比为4.5∶5.5进行混匀，在混煤中同时加入生物质油菜秸秆(煤油质量比为7∶3)、钙基添加剂氧化钙(CaO)(Ca/S物质的量比为2∶3)、催化剂Nd-TiO2(Nd-TiO2的质量=煤的质量×8%、1% Nd、500 ℃)，脱汞效率为72.7%，比混煤中只加油菜秸秆和氧化钙的脱汞效率提高了14.1%，比混煤中只加入油菜秸秆的脱汞效率提高295%。表征分析结果表明:稀土离子Nd3+掺入二氧化钛在一定程度上造成晶体表面发生微小畸变但未改变其晶型结构，催化剂的比表面积从12.20 m2/g增加至66.79 m2/g，增大了近4.5倍，提高了TiO2的催化活性。油菜秸秆对Hg0的脱除主要集中在表面的羟基官能团的吸附作用和含氧官能团的氧化作用，同时，油菜秸秆中含有大量的碱性化合物Fe2O3等可以催化氧化Hg0;氧化钙降低烟气中SO2的浓度，解除了高浓度SO2对Hg0的抑制作用;Nd-TiO2协同油菜秸秆及氧化钙促进汞的去除。

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煤炭学报

2020年第11期

3441

848
神华煤安全清洁燃用技术研究与实践

作者(Author)：王树民, 宋畅, 刘志江, 李巍, 陈寅彪, 张翼, 张清峰

摘要：神华煤储量丰富，具有低灰、低硫、中高热值、易燃等特性，存在灰熔点低，易结焦、爆炸等难题。从安全和清洁2个维度总结了神华煤安全燃烧、清洁利用技术及创新实践。分析了神华煤燃烧、结渣及掺烧特性，探讨了大容量锅炉结渣防治技术和燃烧系统设计、运行关键技术，提出了大容量煤粉锅炉燃用神华煤的炉膛设计选型准则，实现了神华煤型号标准化。提出了燃煤锅炉烟气污染物排放达到天然气燃气轮机组排放限值的“近零排放”企业标准，开发了除尘脱硫脱硝脱汞核心技术，率先在燃用神华煤的大容量锅炉上应用推广。结合50 000 m3/h燃煤烟气污染物全流程控制中试平台试验研究，形成了宽温度窗口脱硝、湿式机电耦合除尘等新技术，获得了烟尘，SOx，NOx和汞的排放特征及多污染物协同控制规律;通过燃煤锅炉示范应用，实现烟尘，SO2，NOx和汞排放质量浓度分别不高于1，10，20，0.003 mg/m3;探索并提出了“1123”生态环保排放限值，分析了燃煤烟气污染物减排效果。未来将持续开展新一代高效发电、烟气多污染物一体化脱除及资源化回收、非常规污染物深度脱除和CO2“近零排放”等技术的研发与应用。

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煤炭学报

2020年第10期

967

408
烧结烟气脱硫-除尘-脱硝系统流场模拟及结构优化

作者(Author)：曹博文, 钱付平, 刘哲, 王来勇, 徐兵, 黄乃金, 吴昊

摘要：烧结烟气作为钢铁行业污染物的主要排放源，对其进行有效治理是实现超低排放的关键。为改善某钢厂烧结烟气脱硫-除尘-脱硝系统的流场分布，提高系统的运行效率，利用计算流体力学商业软件ANSYS-Fluent对该系统流场进行数值模拟，分析一体化模拟的可行性与计算成本，通过速度、质量分数、温度分布及其偏差系数对流场均匀性进行定性与定量评估。在此基础上，设计4因素3水平多指标正交试验，分析不同结构参数的脱硫塔渐扩管、除尘段入口区域、导流片和静态混合器等对系统流场均匀性的影响，并得到结构优化的最佳组合方案。结果表明:一体化模拟与单体模拟相比更贴近工程实际，能更准确地分析除尘段与脱硝段的流场。一体化模拟网格数约为1 600万，并行计算时间约为60 h，计算成本在可接受范围之内。改进方案中通过减小脱硫塔渐扩管角度、将除尘段进口直管改为渐扩管以及增设弧度为75°的导流片和格栅间距为400 mm的静态混合器，系统的流场均匀性显著提高。脱硫段主床高度1/2处无量纲流速在0.5~1.5的区域明显增多。除尘段中心剖面的速度分布偏差系数分别降低了7.6%与9.6%。脱硝段第1层催化剂上侧1 000 mm处质量分数与温度分布偏差系数均降至10%以下。

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煤炭学报

2020年第10期

1052

401
类气相ClO2脱除燃煤烟气中氮氧化物实验研究

作者(Author)：孙淑君, 马素霞, 杨秉川, 王杰, 崔荣基

摘要：燃煤电厂排放的烟气中含有大量的氮氧化物，不仅对生态环境造成了巨大的危害，也是产生雾霾的主要原因之一。氮氧化物中的主要成分为NO，NO不溶于水的特性使其难以在传统脱硫塔中进行脱除。为经济有效的脱除燃煤烟气中的氮氧化物，采用氧化吸收法进行脱硝研究。通过对比不同氧化剂的氧化性能，选取ClO2为氧化剂，将其在140 ℃的条件下进行气化，转变为类气相氧化剂。将烟气中NO预氧化成易溶于水的NO2，再结合饱和氢氧化钙溶液吸收氧化产物进行燃煤烟气脱硝研究。通过电子顺磁共振检测(ESR)以及·OH抑制剂添加实验说明类气相ClO2在氧化过程中产生了·OH等强氧化性自由基，极大地促进了对NO的氧化。实验结果表明，脱硝效率随物质的量比(ClO2/NO)的增加而增加，当物质的量比(ClO2/NO)大于0.84后，脱除效率增加缓慢;在110~170 ℃内，温度对类气相ClO2脱除NO的影响较小;酸性条件有利于NO的脱除效率的增加，但总体影响较小，当烟气中SO2与NO共同存在时，类气相ClO2优先氧化烟气中的NO。最佳反应条件为:物质的量比(ClO2/NO)=0.84，反应温度为140 ℃，溶液pH=3左右，此时NO的氧化脱除效率可以达到92.5%。采用离子色谱对氧化产物分析，指出NO的主要氧化产物为NO-3并提出类气相ClO2对烟气中NO的氧化脱除机理，表明类气相ClO2结合碱液氧化吸收具有良好的工业应用前景。

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煤炭学报

2020年第10期

809

301
配煤对准东煤灰烧结特性的影响

作者(Author)：周昊, 胡明月, 张佳凯, 胡世豪

摘要：对准东煤进行不同种类和比例的配煤，利用CCD(电荷耦合元件)相机监测系统和烧结探针对混烧灰的烧结熔融特性进行实时在线监测。研究结果表明:准东煤和北塔山煤、准东煤和乌东煤都分别按照9∶1，8∶2和7∶3的质量比进行混合可以抑制灰块烧结熔融，起到较好的防结渣效果。烧结灰块的横截面具有3层颜色和烧结程度差异显著的层状结构，由内层到外层烧结程度逐渐增加，且随着配煤比例的提高，最外层的熔融物质减少。同时利用基于Matlab软件开发的GUI数字图像处理系统得到各烧结灰块的高度和面积收缩率，在烧结最终时刻纯准东煤灰块的高度和面积收缩率分别为0.125和0.225。配煤影响烧结灰块的高度和横截面积变化，且随配煤比例的提高，最终时刻灰块的高度和面积收缩率都逐渐减小。利用XRD(X射线衍射)技术分析发现，配煤的种类和比例影响矿物相的转化，但是对外层的矿物质影响较小，外层矿物相主要成分均为钙长石(CaAl2Si2O8)。进行SEM(扫描电镜)分析，发现配煤后烧结灰块外层的孔结构直径有所减小，外层基质呈现出光滑且致密的结构。同时通过EDX(能量色散X射线光谱)分析了烧结灰块各层横截面的化学组成，各烧结灰块表面由内层到外层，Na，K和S元素的含量总体上呈降低趋势，而Ca，Al，Si元素含量则呈增加趋势，配煤后碱金属元素蒸发减少。

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煤炭学报

2020年第08期

977

439
脱硫废水荷电蒸发及产物特性研究

作者(Author)：张秋双, 姚竣文, 崔琳, 邴栋, 陈桂芳, 董勇

摘要：传统的石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术在高效脱除烟气中SO2的同时，会产生一定量难处理的脱硫废水。目前利用热烟气蒸干是处理脱硫废水的有效途径，但在实际应用中，由于脱硫废水蒸发速度慢等问题容易引起烟道的结垢与腐蚀。为更好地实现脱硫废水烟气蒸发处理，提高脱硫废水在烟道内的蒸发速度，本文利用高压静电感应荷电理论，提出脱硫废水荷电蒸发技术，通过搭建脱硫废水荷电蒸发热态实验系统，对脱硫废水荷电蒸发后的沿程温度分布，不同荷电电压与雾化压力下干燥产物自身的粒径分布与荷电量变化等进行了研究。结果表明，脱硫废水中由于CaCl2等盐分的存在，限制了其蒸发速度，且干燥后增加了烟气中细颗粒的浓度;与不荷电相比，荷电雾化能够提高脱硫废水的蒸发速度，并能够通过电荷迁移使干燥后的细颗粒荷电，而且颗粒粒径越大所带的电荷量越多;受荷电液滴蒸发破碎机制不同的影响，提高荷电电压，脱硫废水蒸发干燥后的细颗粒数减少，但细颗粒所带的电荷量增加;提高雾化压力，脱硫废水蒸发干燥后的细颗粒数增加，但细颗粒所带的电荷量减少;荷电电压极性对干燥产物的粒径分布基本没有影响。研究结论证明了脱硫废水荷电蒸发的可行性，并为脱硫废水荷电蒸发协同促进细颗粒团聚提供了基础数据与理论支持。

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煤炭学报

2020年第08期

863

277