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“煤炭清洁高效利用”专题

来源：煤炭科学技术

为协助读者了解煤炭清洁利用方向的研究热点和前沿问题，促进学术交流与合作,我们根据论文的下载、引用等指标，整理了《煤炭科学技术》2022—2023年“煤炭清洁高效利用”方向最受关注论文综合排名Top10。

行业视野: 煤化工
类别; 47个
关键词; 68位
专家; 10篇
论文; 2064IP
点击量; 3719次
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低阶煤的热溶萃取提质研究进展

作者(Author)：郭柱, 李显, 李致煜, 胡振中, 钟梅, 赵纯亮, 夏慈良, 罗光前, 王书林, 姚洪

摘要：低阶煤的热溶萃取提质是利用溶剂在温和条件下对低阶煤进行热萃取，通过对原煤的脱水与多级分离，可得到无水、无灰、高热值与良好热塑性的萃取产物与低水分的萃余煤。同时萃取产物在配煤炼焦、高级燃料及炭材料制备等多个领域均具有实际应用优势，拥有较高的附加值，并且该技术中溶剂具备可循环利用的优势。因此，热萃取提质是实现低阶煤分级分质转化利用的有效途径之一。本综述首先介绍了现有各类低阶煤提质处理方式；然后梳理了热溶萃取提质发展脉络，重点综述了低阶煤热溶萃取提质的各类影响因素、反应机理、现有工艺以及产物的利用途径；最后利用“Web of Science核心合集”作为数据源，使用CiteSpace科学计量软件刻画了煤溶剂萃取的知识图谱，通过对研究主题进行分析，总结研究方向并预测研究热点，为低阶煤热溶萃取提质研究提供一定的参考价值。综合分析表明：新型低成本绿色溶剂的选取、萃取产物结构表征及高值利用等领域具有较高的研究趋势，同时需要对萃取机理及萃取物特性定向调控开展深入研究，进一步推动工艺规模化生产进程。

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煤炭科学技术

2023年第06期

165

105
污泥和煤泥的共燃烧行为研究

作者(Author)：王碧茹, 贾里, 王彦霖, 程鹏, 郭晋荣, 张柳, 金燕

摘要：山西省乃至全国大量煤泥和城市污泥处理面临前所未有的挑战。清洁燃烧技术是污泥-煤泥协同处理的优选方法。为探究污泥-煤泥混燃过程中的相互作用，为清洁高效燃烧利用提供依据，采用热重质谱联用技术（TG-MS），研究了污泥和煤泥单独燃烧和共燃烧过程中的燃烧特性和污染性气体产物（CH4、CO、CO2、NH3、HCN、NO、NO2、H2S、CH3SH、COS、SO2、CS2、SO3）的析出特性，同时采用Coats-Redfern积分法对污泥和煤泥单独燃烧和共燃烧过程进行动力学特性分析，对两者的相互作用机制进行了深入探讨。结果表明：在污泥和煤泥共燃烧过程中，存在很明显的交互作用。污泥和煤泥相互促进，提高了整体的反应性能，其中煤泥掺混20%时燃烧特性最优，表明污泥比例的增加不会对燃料整体的燃烧性能造成影响。污泥和煤泥的质均活化能Em分别为51.170 kJ/mol和78.538 kJ/mol，混燃时污泥可以降低混合样品的质均活化能Em，协同作用使得混合样品的实际质均活化能Em低于计算值。污泥单独燃烧时动力学模型为（D3→D4）；煤泥单独时的燃烧动力学模型为（F1）；混合样品的区间动力学模型为（D3→D1→D3/F1），表明交互作用可以改变燃烧过程中的反应机理。当煤泥掺混20%时对温室气体（319.742%）的抑制效果最好；当煤泥掺混80%时对含硫气体（636.492%）和含氮气体（534.811%）的抑制效果最好；表明相互作用对混合样品的气体生成有较大的抑制作用，其中煤泥掺混20%时对污染性气体排放总量的抑制效果最强（319.740%）。

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煤炭科学技术

2023年第05期

99

95
碳中和背景下循环流化床燃烧技术在中国的发展前景

作者(Author)：吕俊复, 蒋苓, 柯希玮, 张海, 刘青, 黄中, 周托, 张缦, 王君峰, 肖锋, 鲁佳易, 姜孝国

摘要：循环流化床（CFB）燃烧技术因其独特的低成本污染控制优势得到了高度重视，近年来我国在此领域的技术发展取得了长足的进步。回顾了我国CFB燃烧技术的发展历程，从最初的跟踪学习到技术创新，走出了一条适应中国国情的独立创新发展道路，先后开发出高性能CFB锅炉、节能型CFB锅炉和超低排放CFB锅炉，同时提高蒸汽参数和大型化，引领了CFB技术的国际发展。目前我国成为世界上CFB锅炉最大的设备供应商和使用者，CFB发电机组作为我国燃煤发电体系中的重要组成部分，为可靠廉价电力供应和劣质燃料消纳做出了重要贡献。碳中和条件下，煤炭作为保底能源在电力系统安全托底中不可或缺。作为低热值煤以及难燃高硫无烟煤的高效清洁发电利用的主要方式，CFB锅炉应在深度调峰和快速变负荷灵活性方面展现更大优势。结合新能源高比例消纳的调峰需求，可以开发粉煤CFB锅炉技术、探索分布式小容量高参数CFB锅炉、挖掘CFB机组0～100%负荷长周期压火与快速热态启动潜力，进一步提高CFB机组运行灵活性；在运行灵活性基础上发挥CFB锅炉燃料灵活性的优势，突破高硫无烟煤超超临界高效发电与超低排放同步实现的难题，消纳煤炭绿色开采洗选副产的劣质燃料，纯烧或者掺烧城市污泥、生活垃圾、生物质等低碳可燃废弃物，开发灵活性下的超低排放控制技术，实现CFB机组智能化，助力我国能源结构转型发展。

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煤炭科学技术

2023年第01期

213

236
深部煤炭地下气化制氢碳排放核算及碳减排潜力分析

作者(Author)：刘淑琴, 刘欢, 纪雨彤, 郭巍

摘要：创新煤炭开发利用技术以降低煤炭从生产到利用全生命周期内的碳排放，是符合我国能源禀赋特点的煤基清洁能源路线。地下气化是深部煤炭原位开采的潜力方式之一，耦合CCS/CCUS(碳捕集与封存/碳捕集、利用及封存)的深部煤炭地下气化制氢技术路线不仅可以利用丰富的深部煤炭资源，而且有望成为一种理想的煤基低成本制氢路线。基于世界上唯一的千米级深部煤炭地下气化试验数据，结合Aspen Plus过程模拟，开展了深部煤炭地下气化制氢碳排放核算及碳减排潜力分析。与商业化的Lurgi煤炭地面气化制氢路线作对比，利用生命周期评价方法建立了2种工艺的全生命周期碳排放计算模型，比较了2种制氢路线的生命周期碳排放。评估了深部煤炭地下气化制氢的CCS/CCUS路径及碳减排潜力。研究结果表明，在氢气生产能力为12亿Nm3/a情形下，深部煤炭地下气化制氢和Lurgi煤炭地面气化制氢生命周期内的碳排放分别为3.29×106 t CO2-eq (当量二氧化碳)和3.93×106 t CO2-eq，其中以废气形式直接排放进入大气的二氧化碳量分别为2.09×106 t和2.24×106 t。在氢气生产阶段的主要碳排放源为废气，包括酸性气体脱除单元排出的废气和甲烷重整单元排出的烟气。深部煤炭地下气化制氢工艺所带来的高甲烷含量特征导致生产1 kg氢气时，甲烷重整单元烟气贡献的CO2排放量达到8.84 kg。间接排放方面，由于深部煤炭地下气化直接采用液态水作为气化剂而不需要消耗外界蒸汽，因此蒸汽消耗带来的碳排放低于地面气化。Lurgi煤炭地面气化上游包含煤炭采选及煤炭运输阶段，尽管这两阶段的碳排放占比只有6.7%，但仍然会带来2.63×105 t CO2-eq的碳排放。若深部煤炭地下气化空腔在地质安全风险评估的前提下用于CO2地质储存，储存量可以达到CO2排放总量的61.8%，若再配套47万t/a的尿素装置，即可有效利用其余的CO2，形成近零排放的深部煤炭地下气化制氢及尿素联产技术路线。研究结果为深部煤炭地下气化制氢提供了碳排放定量评价的科学依据。

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煤炭科学技术

2023年第01期

343

350
激光诱导法制备煤基石墨烯的探索及其结构特征研究

作者(Author)：王绍清, 张路, 赵云刚, 王小令

摘要：为探讨以煤为含碳前驱体，利用激光诱导技术制备煤基石墨烯的可能性，选择以挖金湾高挥发分烟煤、塔山低挥发分烟煤为碳源，运用激光诱导技术制备煤基石墨烯，并应用拉曼光谱（Raman）、X 射线衍射光谱（XRD）、X 射线光电子能谱（XPS）、扫描电镜（SEM）和高分辨率透射电镜（HRTEM）对原煤以及激光辐照后的产物进行表征。结果表明，经过激光辐照后，产物的Raman 图谱呈现出典型的2D 峰以及尖锐的G 峰，表明其结构有序度增强。XRD 图谱表明其（002）和（100）衍射峰变得窄而尖锐，层间距均为0.345 nm。XPS 结果表明烟煤激光辐照后sp2 的C=C 键和π—π 作用增强，这表明产物形成了sp2 网状芳香层片。通过SEM 观察到的激光辐照后样品出现分层多孔结构，同时HRTEM 结果显示出芳香条纹具有少层石墨烯特征，石墨烯层数多集中在2~10 层，且条纹间距均为0.346 nm，与XRD 得到的结果基本一致。这些分析结果表明烟煤在激光辐照后形成了煤基石墨烯。但是，受所用样品数量限制，此研究结果只是初步认识，在下一步研究中需要增加样品数量以深入研究。

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煤炭科学技术

2023年第02期

168

273
煤气化渣特性分析及综合利用研究进展

作者(Author)：刘艳丽, 李强, 陈占飞, 赵江, 赵俞, 孙利鹏

摘要：以煤气化技术为龙头的现代煤化工在气化过程中产生大量的煤气化渣。随着国家生态文明建设的快速推进，环保高质量发展的要求迫使煤气化渣的综合利用成为现代煤化工领域迫切需要解决的课题之一。然而，目前煤气化渣综合利用率低下，仍以露天填埋堆放为主，长期堆放对水体、大气造成较大污染。针对煤气化渣的研究主要包括制作气化渣营养基质或吸附材料、用作建筑材料、气化渣金属元素的回收利用，以及脱水脱碳资源化利用等方面，其研究路径存在利用率低、成本高、规模化效应差的不足，因此煤气化渣的综合利用仍然是社会各界高度关注的课题。鉴于此，采用资料查阅、野外调研与室内分析统计相结合的研究方法，在全面掌握煤气化渣的主要来源及危害、煤气化渣物理性质、化学性质及环境风险等基本特性的基础上，系统剖析了煤气化渣在建材领域、土壤改良领域、吸附催化材料等领域的研究与应用现状。同时，基于煤气化渣全产业链理念和资源化利用思路，结合野外调研实践，进一步提出煤气化渣处置无害化+消纳本地化相结合，低值规模化+高值精细化相结合，环境效应跟踪监测+综合利用装备系统研发相结合的综合利用思路和路径。期望为气化渣综合利用及煤化工清洁生产和循环发展提供参考。

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煤炭科学技术

2022年第11期

146

469
湿黏细粒煤干法筛分理论及交叉筛技术发展现状

作者(Author)：赵啦啦, 江海深, 赵跃民, 段晨龙, 李允旺, 刘初升

摘要：湿黏细粒煤的干法深度筛分理论与技术是当前国际筛分领域的研究热点和难点。其中，筛面易堵孔和筛面寿命短是湿黏细粒煤干法筛分时的核心基础问题。为了掌握当前湿黏细粒煤干法筛分理论及技术的发展现状，分析了2种广泛应用的细粒煤筛分设备：基于等厚筛分理论的等厚筛和基于弛张筛分理论的弛张筛的应用及研究存在的问题，讨论了筛分过程基础理论中颗粒分离机理的研究现状，总结了基于离散元方法(DEM，Discrete Element Method）的筛分过程中有关筛面颗粒流动特性数值模拟研究存在的不足。结果表明：筛分过程基础理论是发展新筛分技术和提升筛分设备设计水平的关键，非球形湿黏颗粒系统的分离行为和筛面高湿黏颗粒流动特性及透筛机理是筛分过程基础理论的关键问题，利用基于DEM的数值方法可以实现从颗粒尺度深入研究筛分过程中非球形湿黏颗粒的有关运动行为。此外，阐述了交叉筛的结构特点及筛分过程机理，总结了国内外有关交叉筛技术的应用及研究现状，分析了交叉筛的筛分过程基础理论研究的不足，以及存在缺少交叉筛关键结构及工艺参数的优化设计理论和方法的主要问题，提出了基于筛面-颗粒耦合模拟的交叉筛分过程机理、交叉筛结构轻量化设计及节能优化控制等研究展望。

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煤炭科学技术

2022年第10期

120

282
煤炭地下气化影响因素及评价方法研究进展

作者(Author)：吴蒙, 秦云虎, 李国璋, 申建, 宋雪娟, 朱士飞, 韩磊

摘要：煤炭地下气化是保障我国能源安全和煤炭清洁利用的重要潜在方向之一。分析国内外相关成果，对煤炭地下气化原理、影响因素及评价方法进行述评。适宜于地下气化的煤层需要满足的地质条件：厚度大于2 m，倾角小于70°，阻水隔热的顶底板；避开地质构造和水文地质条件复杂的区域。地下气化煤气组分受煤阶、煤质和煤层含水性等地质因素以及气化压力、温度和气化剂类型等工艺因素共同影响。空气气化条件下，随着煤化程度增强，煤气组分中CO含量升高，H2含量降低，CH4含量先升高后降低。煤气热值及煤气中CH4含量随着固定碳含量增加呈现先降低后升高的趋势，随着灰分产率增加呈现先升高后降低的趋势。煤气中CO2含量与固定碳含量、灰分产率均表现出负相关关系。气化温度和气化剂类型既影响着产气效率、煤气质量及污染物种类与含量，又可使围岩破裂、污染地下水，乃至破坏生物圈、大气圈、水圈和岩石圈生态系统的稳定。

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煤炭科学技术

2022年第08期

118

366

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