评选|《洁净煤技术》2023年度优秀论文初选

来源：洁净煤技术

《洁净煤技术》2023年度优秀论文评选活动旨在促进洁净煤技术领域科学成果的传播与推广，增强洁净煤技术前沿技术的交流与互动。本届优秀论文评选采用专家评审与读者投票相结合的方式，从本刊2022年正式刊出的论文中，遴选30篇论文入围本轮投票，根据综合得票确定20篇获奖论文。

希望喜欢支持《洁净煤技术》的读者，关注并参与本次活动，积极转发投票页面，选出您心目中的《洁净煤技术》2023年度优秀论文。

行业视野: 洁净煤技术
类别; 153个
关键词; 149位
专家; 30篇
论文; 23209IP
点击量; 18577次
下载量

燃煤机组耦合农林生物质发电技术现状及展望

作者(Author)：郭慧娜, 吴玉新, 王学斌, 王志超, 张缦, 黄中

摘要：燃煤机组耦合生物质发电具有改造成本低、调峰灵活、运行安全等特点，是双碳形式下火电机组减少碳排放，提高可再生能源发电比例的有效途径。目前，我国燃煤机组耦合生物质发电技术的应用非常有限。为进一步发挥生物质这种清洁零碳的可再生能源在我国新型电力系统中的作用，同时利用燃煤机组灵活可调度的优势，详细调研了我国生物质资源现状、燃煤机组和生物质的耦合方式、国内外典型燃煤机组耦合生物质发电项目的运行情况。指出我国生物质尤其是农林废弃物存在较大资源浪费，燃煤机组耦合生物质发电技术在国外尤其是欧洲国家已得到大规模应用，国内目前尚未应用于大型机组。梳理出燃煤机组直燃耦合生物质发电技术目前面临的挑战，包括稳定低成本的生物质原料供应和加工流程尚未形成、高比例掺烧缺乏成熟技术、受热面沾污腐蚀问题亟待解决、掺烧时生物质发电量的计量尚未形成标准等。为提高大型燃煤机组灵活性与降低CO2排放，未来需在以下几方面做出努力；通过在电厂周边或边际土地上种植某些能源作物保证生物质原料的相对单一性和稳定性，避免原料性质变化太大对机组运行的影响；发展高比例生物质耦合发电技术，保证煤与生物质掺混比例灵活可调；探索更先进的生物质发电计量方式，以此确定生物质掺烧合理的补贴及运营方式，加快形成具有竞争力的、可复制、可传播的生物质发电循环经济链；按照掺烧比例由低到高开展工程示范项目，并探索生物质能结合碳捕集与封存技术在火力发电厂中的应用，逐步将火电机组从原料减碳过渡到原料脱碳直至烟气脱碳。

免费下载

洁净煤技术

2022年第03期

963

779
燃煤耦合污泥焚烧发电技术研究进展

作者(Author)：王飞, 张盛, 王丽花

摘要：焚烧法作为实现我国污泥快速减量化、无害化处置的主流方式而得到广泛应用，而在“双碳”减排目标的推动下，燃煤耦合污泥焚烧发电技术能有效实现燃煤领域的低碳减排和污泥的清洁焚烧处置。本文总结了污泥基本理化性质、水分赋存形态、煤质指标和不同干化技术，对比分析了湿污泥直接掺烧、烟气直接干化污泥后掺烧和饱和蒸汽间接干化污泥后掺烧这三种技术路线的优缺点，并对我国燃煤耦合污泥发电典型工程项目进行介绍。实践表明“干化+掺烧”的技术路线能在保证燃烧热稳定性的基础上实现较大的污泥处置量，只要污泥的掺烧比例能控制在较佳范围内，燃煤机组既能保证较高的燃烧热效率，又能满足常规污染物、重金属和二噁英等污染物的排放标准。

免费下载

洁净煤技术

2022年第03期

626

842
煤与污泥混燃及污染物逸出特性

作者(Author)：张自丽, 孙光, 段伦博

摘要：污泥与煤以一定比例掺烧，有望提高其综合燃烧性，促进污泥的减量化、无害化处理处置及资源化利用。前人对污泥与煤的燃烧及掺烧特性进行了大量的研究，但对燃料中N、S的赋存形态及其对污染物释放的影响，以及污染物在掺烧交互作用中的减排机制尚不清楚。利用热重傅里叶红外联用技术研究了市政污泥与徐州烟煤掺烧综合燃烧性能、交互作用及动力学特性，重点讨论了燃料中N、S赋存形态以及热转化规律。结果表明：污泥与煤掺烧在300～750 ℃存在显著交互作用，并有利于提高其燃烧性能，随着污泥比例增加，混合样着火温度和燃尽温度逐渐降低。动力学结果表明，掺烧活化能介于两单样之间，掺烧少量污泥的反应机理与煤接近。污泥中N主要以吡咯氮(90.58%)和季氮(9.42%)形式存在，其分解导致大量NH3及HCN释放；而烟煤中主要以吡咯氮(N-5)的形式存在，其分解主要以NO和HCN逸出；污泥与煤掺烧过程中氮化物排放强度均低于两单样。污泥中S主要为砜硫和非芳香硫类有机硫化合物，其在400 ℃前分解并释放大量SO2。而烟煤中S元素主要以硫酸盐(66.24%)、硫铁矿(21.97%)和噻吩硫(11.79%)的形式存在，由于其硫化物稳定性高，在350～650 ℃其硫化物发生分解并释放SO2。

免费下载

洁净煤技术

2022年第03期

531

533
燃煤发电-物理储热耦合技术研究进展与系统调峰能力分析

作者(Author)：周科, 李银龙, 李明皓, 鲁晓宇, 杨冬

摘要：近年，可再生能源的快速发展提高了对电力供应系统灵活性运行的要求。未来几年燃煤机组深度调峰将成为常态。燃煤发电机组的灵活性改造是解决火电与新能源发展之间冲突的重要举措。为提高燃煤发电机组的深度调峰能力，提出燃煤发电-储热耦合技术。耦合技术能够实现热电解耦，提升机组的深度调峰能力与灵活运行特性，为新能源提供更多的上网空间。针对燃煤发电-储热耦合技术，论述了可应用于燃煤机组的3种物理储热技术：热水储热、相变填充床储热与熔盐储热技术，并分析3种储热技术的特点，提出未来3种物理储热技术的研究方向。总结评价储能装置热力性能的指标，包括蓄放热功率、无量纲温度、Richardson数、蓄放热效率。同时建立燃煤发电-储热耦合系统的调峰能力计算模型，将燃煤发电机组的电热特性与储热系统计算模型耦合，以此分析燃煤发电-储热耦合系统的调峰能力。提出燃煤发电-储热耦合系统合理的运行机制，建立评价耦合系统的热力性能指标：储热过程、放热过程与全过程的热效率、系统调峰容量与调峰裕度。构建燃煤发电-储热耦合系统的电热综合调度模型，模型包括目标函数与调度约束。其中调度约束包括电力平衡约束、供热约束、可再生能源出力约束、电功率约束、热功率约束、爬坡速度约束、储热装置的蓄放热能力约束、储热装置容量约束。以燃煤发电-储热耦合系统的电热综合模型作为调度系统合理安排配置储热后系统运行规划的决策工具，为电力系统提供运行规划策略。燃煤发电-储热耦合技术利用储热技术在热能利用方面的灵活性，根据外界热负荷的波动及时调节系统供热量，有效满足不同时段的热需求，增加了燃煤发电机组的调峰容量，达到提升综合系统消纳可再生能源水平、移峰填谷的目的，构建新型电力供应系统。

免费下载

洁净煤技术

2022年第03期

507

488
面向零碳电力的氨燃烧技术研究进展

作者(Author)：高正平, 涂安琪, 李天新, 段伦博

摘要：在全球碳减排大背景下，无碳燃料产业发展面临巨大机遇和挑战。氨能源具有生产技术工业化成熟、储存运输难度小以及燃烧零碳环保等优势，是化石替代能源的有力竞争者。氨燃料的研究与应用将有助于改善我国传统能源结构，实现碳减排目标。但氨作为燃料存在燃烧不稳定、层流火焰速度低以及NOx排放高等问题，氨燃烧技术研究亟待推进。结合国内外氨燃烧技术研究成果，综述了氨燃料的物化特性和化学反应动力学研究，梳理了氨燃料在燃气轮机、内燃机、燃料电池以及锅炉等应用背景下的研究进展。相较于传统氢气、甲烷等燃料，氨层流火焰速度低，反应活性较弱，为燃烧器优化设计带来了挑战。针对不同掺混系统，建立了丰富的氨化学反应动力学模型，为氨燃烧应用打下基础。氨燃料燃气轮机已完成纯氨燃烧试验，并结合SCR装置可实现较低NOx排放，温和燃烧与液氨喷射等技术进一步优化了氨在燃烧器内的燃烧性能。结果表明，氨在内燃机中可通过混合的方式实现大比例掺烧，且当掺混比例小于60%时，实现较低排放。对氨/煤小比例混燃进行试验，证明了20%氨掺烧的可行性并探讨了不同注入位置对NOx排放的影响。最后针对目前氨燃烧技术研究存在的问题对未来进行展望，指出氨/氢燃料系统是未来研究重点，在燃气轮机与内燃机领域，燃烧器设计、喷射策略优化等技术将极大改善氨的燃烧性能，氨/煤掺烧锅炉试验较为匮乏，相关研究亟待进行。

免费下载

洁净煤技术

2022年第03期

775

752
燃煤锅炉氨煤混合燃烧工业尺度试验研究

作者(Author)：牛涛, 张文振, 刘欣, 胡道成, 王天堃, 谢妍, 王赫阳

摘要：我国是以燃煤发电为主的国家，为减少燃煤电厂CO2排放，发展替代燃煤的低碳燃料及相应的燃烧技术十分迫切。与氢气相比，氨的储存和运输成本低，也更加安全可靠，是一种更具发展潜力的能源载体和载氢低碳燃料。以氨替代部分燃煤，采用氨与煤在锅炉中混合燃烧的方式，是现阶段降低燃煤机组CO2排放一个现实可行的技术选择。为在工业尺度燃煤锅炉验证氨煤混合燃烧技术的可行性，设计搭建了世界最大容量的40 MWth燃煤锅炉氨煤混合燃烧试验系统，包括全尺度氨煤混燃燃烧器和氨气供应系统，并在此试验台实现了0～25%混氨比例（按热值）的氨煤混合燃烧试验。结果表明，在所有混氨比例下锅炉皆具有良好的稳燃与燃尽性能，且氨煤混燃条件下煤粉的燃尽优于纯燃煤工况；通过分级燃烧，在高混氨比例下可实现锅炉NOx排放低于燃煤工况。然而，燃尽风率大于20%后，进一步增加燃尽风率对降低NOx排放效果不显著，但会显著增大锅炉的CO排放和飞灰含碳量，影响锅炉效率。因此，燃煤锅炉氨煤混合燃烧存在最优燃尽风率，使锅炉NOx排放与燃尽均处于较优水平。锅炉运行氧量对NOx排放和NH3燃尽有显著影响，随运行氧量降低，锅炉NOx排放显著下降，而NH3排放快速上升；存在一个锅炉最佳运行氧量区间，在此区间内锅炉NOx与NH3排放皆可保持在较低水平。工业尺度试验研究验证了燃煤锅炉氨煤混合燃烧技术的可行性，发现了影响锅炉燃尽与NOx排放的关键影响因素，为我国燃煤机组实现大幅度CO2减排提供了一条极具潜力的技术发展方向。

免费下载

洁净煤技术

2022年第03期

683

885
深度空气分级下煤粉耦合氨燃烧及NO生成特性

作者(Author)：马仑, 方庆艳, 张成, 陈刚, 王学斌

摘要：氨作为一种富氢的无碳燃料，具有能量密度高、成本低、储运安全等优势，与煤粉耦合燃烧可降低煤燃烧过程中CO2的排放。以某20 kW沉降炉(氨从煤粉火焰高温区喷入)为研究对象，在深度空气分级下对煤粉耦合氨燃烧特性及NO生成规律进行研究，通过Fluent数值模拟探究了氨掺混比例(0、10%、20%、30%)、氨燃烧区过量空气系数(1.08、0.96、0.84、0.72)、氨不同送入位置(0.5、0.6、0.7、1.0 m)对煤粉燃尽特性及NO生成特性的影响。结果表明：① 与纯煤粉燃烧相比，煤粉中掺混氨后飞灰含碳量增加、NO生成量降低；氨掺混比例进一步提高会增加飞灰含碳量、降低NO生成量。考虑燃烧经济性和NO排放量，氨掺混比例维持在20%左右较为合适。② 氨燃烧区过量空气系数大于1时，氧量过剩会导致反应NH3+O2NO+H2——O+0.5H2发生，生成大量NO；氨燃烧区过量空气系数小于1时，未完全燃烧的氨发挥还原作用，有利于反应NH3+NO——N2+H2O+0.5H2发生，抑制NO的生成。综合考虑，建议氨燃烧区过量空气系数维持在0.96左右，既可满足煤粉的高效燃烧，又可有效抑制煤粉耦合氨燃烧过程中NO的生成。③ 喷氨位置与煤粉火焰区距离越大，飞灰含碳量和NO浓度越高，建议喷氨位置尽量靠近煤粉燃烧火焰区。

免费下载

洁净煤技术

2022年第03期

733

925
活性炭负载TiO2吸附与光催化降解甲醛研究进展

作者(Author)：惠世恩, 朱新伟, 王登辉, 刘长春

摘要：甲醛污染日益严重，有效降解甲醛是亟需解决的现实问题。以生物质材料、不同变质程度的煤、石油焦等为原料制得的活性炭具有比表面积大、吸附效率高等优点，在吸附、分离甲醛污染物方面具有显著优势。综述了活性炭吸附机理及改性机理、TiO2光催化反应原理、提高光催化活性的途径、TiO2负载等，分析比较了活性炭和TiO2/AC对甲醛的吸附降解性能，并对活性炭改性、TiO2/AC吸附-光催化的未来方向进行了展望。活性炭以物理吸附为主，在一定压力、温度条件下会发生脱附，造成二次污染。通过酸化改性可改变活性炭的孔径分布和表面酸性官能团含量，将物理吸附转变为物理-化学联合吸附，可有效提高甲醛分子在活性炭表面的吸附。除了活性炭吸附甲醛外，TiO2无毒无害、安全绿色、光催化效率较高，是公认的较理想光催化降解甲醛等污染物的材料，根据TiO2光催化原理，通过—OH和—O-2两种氧化能力极强的活性物种，甲醛等污染物能被催化降解为CO2、H2O或其他无机小分子。然而，TiO2量子效率低、可见光吸收范围窄、重复利用率低等问题限制其大规模工业应用。金属离子掺杂进TiO2后形成电子、空穴的浅捕获势阱，非金属阴离子取代TiO2氧位后，改变结构的畸变程度，一定程度上减少了电子-空穴对的复合。通过复合敏化可将禁带宽度不同的半导体组合形成一个异质结，拓宽复合催化剂的光谱响应范围。将TiO2负载在活性炭上制得TiO2/AC吸附催化协同材料，有利于解决催化剂难以回收利用的问题，通过活性炭对甲醛的吸附与浓缩，为光催化提供良好的反应环境，提高降解速率。通过控制活化与炭化过程，开发出具有特异吸附能力的活性炭；随着对TiO2机理的深入探究，制备去除效率高、吸附容量大、能耗低、具有选择性的TiO2/AC材料，提升吸附催化协同材料的制备水平，有利于实现高效清洁降解甲醛的技术目标。

免费下载

洁净煤技术

2022年第02期

831

758

推荐专家

金毅

推荐专题

亮点论文

推荐企业

群力

评选|《洁净煤技术》2023年度优秀论文初选

煤问提

煤传媒

煤视界

科技创新50强

会员中心