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《洁净煤技术》2022年度优秀论文

来源：洁净煤技术

《洁净煤技术》2022年度优秀论文评选活动于2022年12月26日开通投票通道，2023年01月03日截止。根据投票结果，评选出20篇获奖论文。恭喜获奖论文作者及团队！《洁净煤技术》编辑部将为获奖作者发放优秀论文证书及奖励。

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  • 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
    3457
    3465
  • 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
  • 煤化工VOCs治理技术应用现状及展望

    作者(Author)： 李辉, 王登辉, 惠世恩

    摘要：煤化工涉及煤的气化、液化、炼焦以及低温干馏等化学工艺，是挥发性有机化合物（VOCs）的重点排放行业。随着我国VOCs减排的深入推进，煤化工VOCs废气的综合治理受到了广泛关注。通过分析煤化工行业VOCs排放源和其排放特征以及主流VOCs治理技术的优缺点，给出具有针对性的VOCs治理技术选择建议。无组织排放VOCs污染防治应从源头控制VOCs泄漏，优化生产技术和改进工艺装备，加强推广气体泄漏与检测（LADR）技术。末端VOCs治理需要综合考虑技术性能、环境性能和经济性能：有回收价值的VOCs废气优先考虑回收技术，回收价值较低或没有回收价值的废气宜采用销毁技术；单一末端治理技术难以有效实现VOCs的减排控制，采用组合技术治理VOCs可以达到更高的净化效率、有效减少二次污染、降低耗能。针对煤制气、煤制焦行业VOCs主要排放源和排放特征的不同，分别给出VOCs治理技术选择建议。通过总结技术研究进展和工业实际应用情况，展望未来研究方向，以期为后续的工业应用选择和深入基础研究提供参考。
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    洁净煤技术
    2021年第01期
    460
    316
  • 城市生活垃圾焚烧飞灰组成特性及重金属熔融固化处理技术研究进展

    作者(Author)： 杨凤玲, 李鹏飞, 叶泽甫, 张培华, 吴少华, 程芳琴

    摘要：近年来，我国城市生活垃圾清运量以每年5%左右的增速发展，垃圾焚烧处理能力不断提升，而垃圾焚烧过程会产生占焚烧总量3%~5%的垃圾焚烧飞灰。随着垃圾焚烧处理能力的不断提升，垃圾飞灰产量逐年增加，飞灰处置压力越来越大。城市生活垃圾焚烧飞灰作为一种高重金属浸出毒性的危险废弃物，对环境存在较大危害。论述了城市生活垃圾焚烧飞灰的组成特性及重金属的分布和性质，从飞灰熔融过程原理、重金属转化特性、重金属固化影响因素等方面阐述了熔融处理垃圾飞灰技术的研究进展，探究了飞灰组分和熔融条件对熔融过程及重金属固化效果的影响。论述了等离子熔融技术和熔融固化重金属的效果，最后对飞灰复配熔融及冷却过程优化处理给出参考性建议，并指出飞灰熔融处理技术未来发展方向。垃圾焚烧飞灰中重金属主要以其氧化物、氯化物、硫酸盐形式存在，熔融处理可以改变飞灰组分及相态，使飞灰发生多晶转变和熔融相变过程，重金属离子发生同晶置换反应，被固化在硅酸盐的Si—O四面体晶格结构中，很大程度上降低了飞灰的浸出毒性并实现熔渣资源化利用。熔融处理过程中，熔融气氛、时间及飞灰组分对过程特性和重金属的迁移转化影响较大，冷却方式不同会影响玻璃体熔渣的物理性质。根据重金属的熔点和沸点特性，在熔融处理后，烟气和二次飞灰中会携带部分挥发性强、沸点低的重金属。在今后研究中需要对烟气和二次飞灰进行冷却或二次捕集处理，并对烟气成分进行探究。由于熔融处理过程耗能大、投资高、关键设备研发难攻关，我国垃圾焚烧飞灰熔融处理技术仍处于技术研发阶段，尚无稳定化工业运行实例，但已有部分中试研究试验。熔融处理前，应先分析飞灰组成成分，根据飞灰组成进行预处理。通过添加助熔剂、调节飞灰碱度对飞灰进行复配熔融处理，降低熔融处理的能耗，高效稳定处理重金属。在实验室稳定有效试验的基础上，可以对等离子体熔融处理装置进行技术改进和创新，提高等离子火焰稳定性，实现熔渣的高效分离，提升装置耐久性。
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    洁净煤技术
    2021年第01期
    509
    425
  • 煤气化灰渣中残炭对灰渣流动性影响的研究进展

    作者(Author)： 王冀, 孔令学, 白进, 李怀柱, 郭振兴, 白宗庆, 李文

    摘要：煤气化是以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢气等作气化剂，在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的有机质转化为气体燃料或下游原料的过程。液态排渣气化炉气化过程中，煤中有机质转化为合成气，矿物质经过烧结、熔融逐渐转化为固体的灰后进一步转化为液态的熔渣。由于煤中有机质在气化过程中不能达到完全转化，导致气化灰渣中含有未反应的煤焦颗粒，形成气化灰渣中的残炭。残炭的存在不仅降低了煤气化过程的碳转化率，而且对灰渣的流动性有重要的影响。本论文综述了近年来关于液态排渣气化炉灰渣中残炭及对灰渣流动性研究的最新发展动态，首先对灰渣中残炭的形成原因进行了介绍，其次重点介绍了残炭含量和理化性质、煤灰化学组成等对煤灰熔融性和灰渣黏温特性的影响规律及机制,最后介绍了灰渣中矿物质与残炭的碳热反应。
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    洁净煤技术
    2021年第01期
    918
    778
  • 330MW亚临界CFB锅炉烟气再循环深度调峰运行性能研究

    作者(Author)： 张思海, 张双铭, 张俊杰, 苗苗, 王家兴, 张缦, 杨海瑞

    摘要：为了消纳新能源上网，循环流化床（CFB）锅炉机组利用自有调峰能力强的特点，可以积极参与深度调峰灵活性运行。但超低负荷运行时，受密相区流化安全的约束，一次风总量无法持续下降，从而破坏了固有的一二次风分级还原特性，导致更多的氮氧化物生成。同时，炉膛出口温度远低于选择性非催化还原（SNCR）温度窗口，导致设置在分离器内的脱硝系统效率下降。烟气再循环技术是一种适合CFB锅炉低负荷运行的NOx控制技术，本文介绍了330MW亚临界CFB锅炉机组烟气再循环改造前后的运行性能对比，结果证明，在超低负荷条件下，采用烟气再循环技术能在维持密相区流化安全的同时，显著降低一次风量，强化密相区还原氛围，同时降低密相区温度，延迟炉膛内燃烧，显著提高炉膛出口烟温，进而有效避免了分离器内SNCR脱硝效率的降低。并针对烟气再循环系统内的腐蚀提出了合理的运行控制策略。
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    洁净煤技术
    2021年第01期
    566
    406
  • 空气中直接捕集CO2技术研究进展

    作者(Author)： 张杰, 郭伟, 张博, 张榕江, 杨伯伦, 吴志强

    摘要：减少碳排放并推动碳中和是应对气候变化、促进经济社会绿色转型的重要途径之一，碳中和技术已成为工业界和学术界的关注焦点。目前碳捕集与封存主要对工业固定源排放的CO2进行处置捕集，而对占CO2总排放近50%的分布源CO2关注度不高。直接空气捕集（Direct air capture, DAC）技术不仅可对数以百万计的小型化石燃料燃烧装置以及数以亿计的交通工具等分布源排放的CO2进行捕集处理，还可有效降低大气中CO2浓度。笔者介绍了DAC的发展历史、研究现状以及发展趋势，综述了已有DAC技术的工艺流程以及反应装置，分析了DAC吸收/吸附材料的作用原理以及吸附效果，对比了DAC与其他碳捕集技术的成本并进行了技术经济性分析，指出目前限制DAC工业化应用的主要因素之一在于吸收/吸附材料和相关工艺成本过高。全面探究吸收/吸附材料稳定性、动力学、吸附容量、选择性、再生能量损失等综合性能，研发利于快速装载和卸载吸附剂的相关装置，开发成本低廉的工艺系统是目前DAC领域的发展方向和迫切需求。
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    洁净煤技术
    2021年第02期
    3287
    1494
  • 基于二氧化碳驱油技术的碳封存潜力评估研究进展

    作者(Author)： 叶航, 刘琦, 彭勃

    摘要：CO2是人类生产生活活动排放的主要温室气体之一，被公认为是导致全球气候变化的主要原因。CCUS技术是一项能够实现CO2深度减排、缓解气候变化的重要途径。其中，CO2-EOR技术具有广阔的前景，油藏作为碳封存的理想场所，在实现CO2长期有效封存的同时，还能提高原油采收率，达到经济效益与社会效益共赢。确定目标油藏的碳封存潜力对于CO2-EOR技术的大规模实施具有重要意义。当前，CO2封存潜力评估方法较多，但往往只能针对特定油藏使用，缺乏标准的普适性方法。本文讨论了CO2驱油与封存机理，总结了国内外权威机构提出的CO2-EOR封存潜力评估公式，通过实例分析详细论证了方法的普适性，并对准确评价CO2-EOR过程中碳封存潜力的下一步工作做出了相应的展望。CO2驱油过程是通过引起原油体积膨胀、降低原油粘度、改善油水流度比、萃取轻质组分、混相效应等机理提高原油采收率；而CO2封存则主要是依靠地质构造封存、束缚空间封存、溶解封存和矿化封存四种机理，二者概念不尽相同。目前，比较权威且使用较多的CO2封存潜力评估方法主要有四种：US-DOE、CSLF、USGS和RIPED&CUP评价方法。其中，US-DOE和USGS方法是以体积平衡理论为基础的估算方法，依托封存效率，通过多种封存机理的组合来估算CO2封存量。CSLF方法以物质平衡理论为基础，估算结果与资源储备金字塔一致，但未考虑溶解封存机理。RIPED&CUP方法实则是CSLF方法的改进版，在其基础上考虑了CO2在地层流体中的溶解问题，使其计算公式更加贴合我国油藏实际条件，但在各阶段原油采收率的确定是个难题。因此为保证估算结果的准确性，应根据油藏的地质特征选用最适宜的评价方法。为更加精确地进行碳封存潜力评价，下一步工作应从明确油藏开发策略、考虑滞后效应、使用现场数据修正以及加强安全风险评估等方面开展。
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    洁净煤技术
    2021年第02期
    913
    601
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