《洁净煤技术》优秀论文评选结果 | 2023年_中国煤炭行业知识服务平台

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《洁净煤技术》优秀论文评选结果 | 2023年

来源：洁净煤技术

2023年度优秀论文评选活动于2023年12月05日开通投票通道，2023年12月29日截止。根据投票结果，评选出以下获奖论文。恭喜获奖论文作者及团队！编辑部将联系获奖作者发放优秀论文证书及奖励。

行业视野: 洁净煤技术
类别; 107个
关键词; 107位
专家; 20篇
论文; 17167IP
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生物炭材料吸附VOCs研究进展

作者(Author)：黄钰坪, 王登辉, 惠世恩, 刘长春

摘要：挥发性有机化合物（VOCs）因其对生态环境和人类健康的严重危害而受到广泛关注。VOCs处理技术主要有焚烧法、冷凝法、吸附法和催化氧化法等，其中，吸附法以成本低、效果稳定、吸附剂可再生等优点被认为是一种高效、经济的处理手段。生物炭是一种绿色环保、廉价易得的炭质吸附材料，近年研究较多。介绍了生物炭基本吸附特性，对比不同制备和改性方法的优劣，重点分析了比表面积、孔隙特性和官能团等因素对生物炭吸附VOCs的影响，讨论了生物炭吸附VOCs的机理。生物炭原料来源广泛，原料种类、含量和成分差异都会影响生物炭的结构性质，从而影响其吸附能力。生物炭具有丰富的官能团和复杂的孔隙结构，一般采用常规热解方法在适当温度下制备的生物炭产率较高，结构性能较好。现阶段对生物炭改性效果显著的方法包括物理改性和化学改性，且生物炭改性后具备很高的VOCs吸附性能。通常生物炭比表面积越大，吸附性能越好；孔径越大，对大分子VOCs吸附更有利，但孔径远大于VOCs分子直径时，分子间吸附减弱；孔径越小，对小分子VOCs吸附更有利，但孔径过小也会增加VOCs的扩散阻力。较大的比表面积、适当的孔径以及针对被吸附VOCs气体极性进行改性使得生物炭具有较好的吸附性能。生物炭吸附VOCs的机理主要包括炭化区的吸附和非炭化有机物的分配，炭化温度小于300 ℃时分配作用为主要作用。比表面积越大，孔隙结构越发达，越有利于物理吸附；化学吸附一般通过生成化学键（如氢键、π—π键）产生作用。多组分VOCs会发生竞争吸附，且吸附亲和力较强的气体会取代吸附亲和力弱的气体。生物炭在相关领域的研究主要集中在实验室阶段，原料运输以及二次污染等问题使得生物炭吸附在工业上还未有成熟应用。提出未来生物炭吸附VOCs重点研究方向在于开发靶向改性生物炭、新型环保型生物炭复合材料、降低生物炭材料生产成本以及在分子水平上进行模拟研究。

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2022年第02期

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2060年碳中和目标下煤炭保障性需求预测

作者(Author)：王兵, 李璐, 鲜玉娇, 于鹏伟, 郝文超

摘要：碳达峰碳中和目标的提出对煤炭行业碳减排提出了巨大挑战，煤炭行业将面临全方位深度调整，在保障能源安全的前提下有序开展煤炭行业稳健可靠碳减排至关重要。基于煤炭流图和煤炭终端消费部门分析法，识别了煤炭消费重点领域并建立了基于部门情景分析法的煤炭保障性需求预测模型，系统分析预测了碳中和目标下电力、煤化工、钢铁、水泥、热力等部门在基准情景、保障情景和强化保障情景下的煤炭保障性需求，并用类比法论证了结果的可靠性。结果表明：2030、2040、2050年中长期煤炭产能需求量分别为21.2亿～28.7亿、14.0亿～20.9亿和6.6亿～13.1亿t标准煤；2060年基准情景和保障情景下煤炭保障性需求量为2.8亿～6.1亿t标准煤，考虑电力中断加剧和油气安全保障的强化保障情景下煤炭产能需求量将达到7.3亿t；电力部门和煤化工部门对于煤炭产能需求量的影响较大，且具有较高的不确定性，2060年电力部门和煤化工部门的煤炭保障性需求量分别为2.1亿～5.9亿和0.3亿～1.1亿t标准煤；其他工业部门能效提升、工艺优化、产量调整等将减少其煤炭需求，煤炭将由工业燃料向碳基原料转变；对比国际主要国家煤炭发展历程，2060年我国煤炭消费量将分别达到2.9亿和5.6亿～7.6亿t标准煤，本预测结果可信度较高。总量锐减、生产与消费结构优化、产业链延伸和低碳技术发展是碳中和背景下煤炭行业可持续发展的典型特征。面对碳中和背景下煤炭产业的长期发展趋势，煤炭行业应从煤炭产能科学评价、产业链革新、节能减排、保障电力安全和煤炭柔性化供给进行优化。

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2022年第05期

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碳中和目标下发电领域低碳转型路径

作者(Author)：胡道成, 张帅, 韩涛, 郑旭帆, 顾永正, 徐冬

摘要：“碳达峰、碳中和”目标为我国发电领域低碳转型科技创新指明了方向和路径，在全球能源电力行业创新发展的背景下，发电领域向低碳化、清洁化、智能化、电气化、市场化、国际化发展成为必然趋势。分析了我国发电领域在煤炭清洁高效发电、可再生能源发电、核能、先进储能、氢能等方向的低碳转型科技创新现状、存在问题以及未来技术发展路径。为适应以新能源为主的新型电力系统，我国煤电机组正由传统主体电源逐步向基础电源转变，但国内大部分机组按照基本负荷设计，负荷调节范围、变负荷速率等关键指标与国外差距较大，且存在老机组效率低、碳排放高等问题，未来还需加大灵活智能发电、超高参数燃煤发电、新型高效燃煤发电、碳捕集利用和封存（CCUS）技术的攻关；我国水电技术已实现全面提升，形成了全产业链的整合能力，还需在高水头大容量和超低水头发电机组、安全高效运行和智慧电站关键技术方面发力；我国风电技术从风机设计制造、风电场开发运维、设备检测认证到标准体系建设等方面进行了全面研究部署并取得突破，还需向大型化、轻量化、低成本风力发电方向攻关，推动新一代信息技术应用，提高关键部件国产化率；光伏发电技术基本与世界同步，高效、低成本是技术主攻方向，光热发电技术在系统设计、集成运行等方面与国外差距明显，还需开发大容量、高参数、长时间储热、低成本的光热发电技术；地热发电和海洋能发电处于基础研究或技术研发和验证阶段，仍需加大技术研发和工程示范；我国已拥有完整的核燃料循环和核工业体系，核电技术走在世界前列，但在基础技术、工艺、材料、软件等方面卡脖子问题仍存在，还需在先进核能系统、核能综合利用方面加强研究，坚持走闭式核燃料循环技术路线，持续改进核能利用安全性；当前我国储能正向“规模化发展”迈进，但储能产业距离整体健康发展仍有差距，储能技术仍需向安全性、长寿命、低成本、规模化方向发展；氢能已形成完整产业链，但氢气主要来自灰氢，未来发展与大规模光伏发电或风力发电配套的电解水制绿氢技术将成为重点。

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2022年第07期

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煤与可再生能源深度耦合的典型零碳综合能源系统构建

作者(Author)：林光平, 刘兆川, 聂立, 李维成

摘要：煤与可再生能源及绿氢耦合，构建煤基零碳/低碳综合能源中心，可显著提高新型电力系统的稳定性和调节的灵活性，且可显著降低发电的碳排放，同时生产低碳替代燃料，以供下游工业领域的深度脱碳，或跨季节储能。基于此构建IGCC联产甲醇耦合光伏制氢、IGCC联产合成氨耦合光伏制氢、富氧燃烧耦合光伏制氢及CO2加氢制甲醇等典型系统。以典型容量进行了各单元基本的质量能量平衡匹配，及适应可再生能源波动性的白天/夜间不同运行模式分析，并进行各单元技术现状分析，认为这些系统具备基本的技术可行性。投煤量2 000 t/d等级的IGCC与420 MW光伏、8.4万m3/h电解水制氢、2 500 t/d等级甲醇合成构成的耦合系统，可实现上网电负荷在0～557 MW调节，甲醇产量在750～2 500 t/d调节。投煤量2 000 t/d等级的IGCC与435 MW光伏、8.7万m3/h电解水制氢、2 000 t/d等级合成氨构成的耦合系统，可实现上网电负荷在0～605 MW调节，合成氨产量在600～2 000 t/d调节。200 MWe煤富氧燃烧发电系统与8万m3/h CO2捕集、3 600 MW光伏、72万m3/h电解水制氢、2 743 t/d甲醇合成（CO2加氢制甲醇）构成的耦合系统，可以实现上网电功率在60～3 660 MW调节，甲醇产量在823～2 743 t/d调节。在这些系统中，煤的转化利用过程是系统稳定可靠运行及灵活调节的基础，可大幅消纳可再生能源的波动。煤与可再生能源二者耦合，实现了各自单独运行时难以同时实现的低碳与稳定的双重目标。同时绿氢副产O2的有效利用可有效降低传统IGCC及富氧燃烧的成本。煤与可再生能源及绿氢耦合的煤基零碳/低碳综合能源中心具有很好的发展前景，将在我国碳达峰、碳中和战略目标的实现过程中发挥重要作用。适应可再生能源波动性的PEM电解水制氢技术、H2大规模低成本储存技术、CO2加氢制甲醇技术、燃气轮机燃用H2技术等还有待进一步大型化并大幅降低成本，以促进煤基零碳综合能源中心在未来的大规模应用。

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洁净煤技术

2022年第11期

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