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2023封面文章（《洁净煤技术》）

来源：洁净煤技术

《洁净煤技术》创刊于1995年，月刊，是中国能源低碳清洁与高效利用领域影响力大、权威性强、开放获取的专业学术期刊。

行业视野: 封面文章
类别; 320个
关键词; 403位
专家; 97篇
论文; 56873IP
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高钠煤气化过程中的灰化学研究进展

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

摘要：煤气化是发展煤基大宗化学品及清洁燃料的关键技术,也是实现双碳目标的重要途径。准东高钠煤中碱金属钠含量高,气化过程中碱金属钠释放造成严重的灰释放问题,因此,探究准东高钠煤在气化过程中灰沉积、结渣机理及煤灰流动性对准东煤的清洁高效利用具有重要意义。鉴于此,综述了近年来气化过程中高钠煤的灰化学研究最新进展。总结了煤中钠的赋存形态及含量,阐明了气化过程中钠的迁移转化机制及钠释放导致气化炉受热面造成的灰沉积、结渣问题。由于高钠煤中钠释放主要受气化温度的影响,因此成灰温度不宜高于500℃。气化过程中易生成熔点低的含钠矿物质,降低高钠煤煤灰熔融温度。高钠煤中钙、铁含量高时,煤灰中钙长石及钙铝黄长石在高温下生成低温共晶体、Fe2+与煤中矿物质反应形成低熔点尖晶石均是加剧煤灰熔融的重要原因。同时,热转化过程中气氛对高钠煤中矿物演化具有一定影响。高钠煤灰的熔融区间窄,熔融速率快,表明高钠煤灰流动性强,由于Na+的离子势较低,O2-被Si4+夺取,导致桥氧键断裂成非桥氧键,熔渣网格结构解聚,黏度降低,其熔融机理符合“熔融-溶解”机理。降温过程中晶体的析出对黏度的影响至关重要。Na2O的引入降低了熔渣析晶体温度,改变晶体类型,同时降低熔渣的黏滞活化能及结晶能力。

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洁净煤技术

2023年第07期

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高温配煤对新疆高碱煤灰熔融特性的影响

作者(Author)：吕俊鑫, 林雄超, 吾买尔江·卡瓦, 杨远平, 鲍亚寒, 丁华, 王永刚

摘要：为了研究配煤对新疆高碱煤灰熔融行为的影响机制,采用碱金属含量差异较大的2种典型新疆准东煤按不同比例混合,探究混煤灰熔融过程中各个特征温度的影响规律及调控机制。利用XRD、SEM-EDX、XRF等对样品进行分析表征,考察单一煤灰和混煤灰在高温下的化学组成、矿物组成和微观形貌演变规律。利用Factsage对煤灰在高温下的相态转变及矿物组成变化进行热力学计算,揭示配煤对新疆高碱煤灰高温熔融行为的影响机制。结果表明,高碱煤灰中较高含量Na2O,在高温下形成长石类矿物,是导致灰熔融特性温度较低的主要原因。配煤改变了煤灰化学组成,使得煤灰中矿物质在高温下的演化行为发生变化,从而决定了混煤灰具有不同的熔融特性。但混煤灰的熔融温度变化与配煤比例呈现非线性关系。当MC煤与BS煤配比为1∶4时,混煤灰具有最低的灰熔融温度,当MC煤与BS煤配比为4∶1时,混煤灰熔融温度最高。高温煤灰中低熔点矿物拉长石、透辉石和培长石能够与石英和莫来石发生低温共熔,导致灰熔融温度降低。热力学计算结果表明,长石、堇青石、辉石和石英矿物质之间相互作用,在高温下形成低熔融温度共熔体,使得形成液相温度降低。热力学计算结果与X射线衍射结果具有相似性。

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洁净煤技术

2023年第07期

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煤气化细渣碳灰分离技术研究进展

作者(Author)：杨进进, 樊盼盼, 樊晓婷, 鲍卫仁, 王建成, 董连平, 樊民强, 常丽萍

摘要：基于我国富煤、贫油、少气的能源结构特点,煤炭在相当长的时间内仍然是我国最重要的化石能源。煤气化是现代煤化工发展的前沿技术,是实现煤炭清洁高效利用的有效途径,对实现国家高质量发展具有重要战略意义。煤气化过程中会产生煤气化细渣,煤气化细渣主要通过填埋的方式进行处理,不仅占用土地,污染环境,而且不利于煤化工企业的长远发展,气化细渣的高效处理再利用迫在眉睫。首先对气化细渣的理化特性进行了分析总结,气化细渣残碳含量与煤种、气化工艺条件、运行工况等因素均相关,但气化细渣的物理化学性质差别不大,主要由SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3和C组成。气化细渣残碳含量一般在20%左右,因煤种和气化操作条件等的差异,部分地区气化细渣残碳含量高达50%,具有一定潜在的利用价值。目前,气化细渣的处理方式主要有筛分分级、重力分选和泡沫分选。系统总结了气化细渣的筛分分级、重力分选和浮选技术,通过筛分分级和重力分选技术,均可以无污染、绿色环保实现气化细渣低成本、高效率再利用。通过浮选强化,可以提高捕收剂在气化细渣残碳表面的吸附与铺展,改善气化细渣的疏水性。最后,根据国内外研究现状,提出了气化细渣分选研究方向。

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洁净煤技术

2023年第07期

656

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煤气化灰渣热处理利用技术研究进展

作者(Author)：周丽, 梁晨, 齐晓宾, 李伟, 任强强

摘要：作为煤化工的源头技术,煤气化是实现煤炭清洁高效利用的重要途径。但煤气化过程产生大量气化灰渣,资源化利用难度较大。目前,气化灰渣的处理主要以堆存为主,引起严重的环境和土壤污染问题,成为制约煤化工行业发展的短板。因此,亟需开发煤气化灰渣的规模化利用技术。聚焦流化床煤气化细灰和气流床煤气化细渣的热处理技术,综述各热处理技术的处置原理、处置能力和研究阶段。流化床气化细灰的处置方法包括水蒸气活化、燃烧、气化和熔融。为充分利用气化灰渣发达的孔隙结构、丰富的无定形炭结构和活性位点,确定了水蒸气活化制备活性炭的方案;料腿给料延长炉内停留时间的强化预热燃烧技术对气化细灰燃烧效率均超过98%,基于循环流化床的预热燃烧技术在实现气化细灰稳定脱碳的基础上还可控制NOx排放;流化床与气流床耦合再气化则通过提高气化细灰的气化反应温度来弥补其较差的反应活性;流化-熔融气化工艺利用循环流化床对煤气化细灰进行流态化改性,改性产物与二次气化剂同时给入熔融气化单元,再对改性飞灰进行高温熔融气化,实现了气化飞灰单一燃料常压再气化制取合成气。气流床气化细渣的热处理方法有掺烧和流化熔融燃烧。掺烧物料主要为原煤和生物质,但掺烧比例低,且气化灰渣大量灰对输灰系统等部件提出新的挑战;流化熔融燃烧采用气化细渣热改性-高效焚烧与矿相重构-熔渣高值化利用相结合的技术路线,实现煤气化细渣有机组分碳和无机组分灰的分质利用。目前,煤气化灰渣的热处理技术主要针对其中有机组分碳的脱除和利用,而其中的无机组分灰经热处理后仍为固体废弃物,未真正实现煤气化灰渣的无害化处置和资源化利用。因此,为实现流化床煤气化细灰的规模化处理和资源化利用,须根据热处理后无机矿物组分的特性研发对应的高值化利用技术,这将是未来主要研究方向。

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洁净煤技术

2023年第07期

560

268
《洁净煤技术》2023年第06封面

作者(Author)：洁净煤技术

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洁净煤技术

2023年第06期

490

180
《洁净煤技术》2023年第06期目次

作者(Author)：洁净煤技术

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洁净煤技术

2023年第06期

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循环流化床锅炉负荷快速调节技术现状及发展趋势

作者(Author)：胡仙楠, 邓博宇, 刘欢鹏, 杨冬, 杨海瑞

摘要：在碳达峰、碳中和目标背景下，我国正加快构建新能源占比逐渐提高的新型电力系统，目前煤电正是消纳可再生能源大规模并网的最经济调节电源。循环流化床锅炉机组因自身天然优势在煤电深度灵活调峰中担任重要角色，但其独特的结构和运行方式导致变负荷速率偏低，消纳高比例新能源并网的能力亟待提高。分析了制约循环流化床锅炉变负荷速率的影响因素，包括气固两相流动的惯性、炉侧水侧传热的惯性、固体颗粒燃烧的惯性、水动力安全性、机炉动态匹配问题等，并解释了产生惯性的物理机制。归纳了提高循环流化床机组快速变负荷能力的关键技术，通过加快流动参数、提高传热系数、减小炉侧热容、增强炉侧水侧间的传热、强化燃烧反应、优化控制策略等方法，考虑工业尺寸锅炉的可行性，提出了一套综合优化技术方案，即“智能吞吐”系统的设想。在1台135 MW循环流化床锅炉上进行验证，结果表明，锅炉平均变负荷变化率可提升16%，最大负荷变化率短时间内可持续达到4%／min 左右。在此基础上，对宽负荷灵活运行的循环流化床锅炉机组的设计思路进行展望，用数据驱动热力系统动态模型，融合创新技术的热力系统多时空匹配运行技术，构建“ 三自一体” 的先进协同控制系统，并参考成熟的煤粉炉蓄能利用技术，为将来实际工业应用提供理论指导。

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洁净煤技术

2023年第06期

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适应深度调峰的循环流化床NOx排放建模

作者(Author)：高明明, 郭炯楠, 于浩洋, 王亚柯, 岳光溪

摘要：为响应“十九大”绿色环保精神，满足循环流化床机组超低排放需求，建立准确的NOx排放浓度机理控制模型对于设计循环流化床机组脱硝自动控制方法具有重大意义。从循环流化床锅炉燃烧机理切入，建立即燃碳模型，并将燃料氮分为挥发分氮与即燃碳氮2部分构建NOx炉内自生成模型；考虑CO和即燃碳对NOx的还原作用推导NOx自还原模型；构建选择性非催化还原脱硝模型，综合以上模型建立了适应深度调峰的循环流化床NOx排放模型。探究了机组深度调峰下运行参数与NOx排放浓度的关系以及与选择性非催化还原脱硝效率的影响因素。仿真验证试验表明建立的循环流化床NOx模型取得了较好仿真效果，稳态工况的模型计算值平均预测时间为114 s，与实测值的平均相对误差为2.50%；深度调峰下的模型计算值平均预测时间为126 s，与实测值的平均相对误差为5.42%。模型计算量较实测量提前2～3 min，具有一定预测效果。NOx排放浓度模型可为今后循环流化床机组适应深度调峰、快速变负荷以及超低排放研究提供参考。

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洁净煤技术

2023年第06期

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