《煤炭科学技术》“煤炭清洁燃烧”研究领域 | 热文精选

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《煤炭科学技术》“煤炭清洁燃烧”研究领域 | 热文精选

来源：煤炭科学技术

为协助读者了解煤炭清洁燃烧研究领域内的研究热点和前沿问题，促进学术交流与合作，编辑部整理了5篇《煤炭科学技术》2022年至今刊出的“煤炭清洁燃烧”研究领域最受关注论文，以飨读者。

行业视野: 煤炭科学技术
类别; 26个
关键词; 39位
专家; 5篇
论文; 670IP
点击量; 561次
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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

195

233
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

96

77
改善准东煤锅炉受热面沾污的燃烧优化试验研究

作者(Author)：马达夫, 张守玉, 何翔, 赵旭, 吕为智, 吴玉新

摘要：2021年国内大部分煤价暴涨，影响到部分地区的电力供应，而新疆准东煤价格稳定且处于低水平，因此安全、稳定地大比例燃烧准东煤的研究非常重要。但是，燃烧准东煤的锅炉会由于准东煤煤质特性及烟气温度过高而产生受热面沾污的现象。以某燃用95%准东煤的660 MW容量四角切圆锅炉为研究对象，研究掌握一次风速、运行氧量、空气分级策略以及煤粉细度对锅炉燃烧温度和NOx排放的影响与控制规律，并在静态和动态工况下实施了针对受热面沾污的控制函数改进。最后，利用受热面沾污监测方法证明了改进对受热面沾污的影响。结果表明，660 MW工况下运行氧量对烟气温度影响最明显，运行氧量由2.0%提升至3.5%时，烟气温度下降99 ℃；运行氧量及主燃区局部平均化学当量比降低可导致NOx明显降低，煤粉细度的变化对NOx的影响不明显；投入改进后的控制函数后，升负荷过程中烟气温升速率从6.18 ℃/min下降至4.26 ℃/min，660 MW工况下最高烟气温度从1 104 ℃下降至1 023 ℃，屏式过热器、低温过热器和低温再热器吸热比例分别上升了0.6%、1.6%和0.9%，表明沾污情况得到了明显改善。330 MW负荷工况下，提高最上层磨煤机的煤粉细度R90至4.9%左右，可有效降低高温再热器底部附近烟气温度，减少可燃物及飞灰沉积，抑制沾污的形成。

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煤炭科学技术

2023年第08期

96

41
不同燃烧程度木炭的FTIR特征对煤中丝质体成因的指示意义

作者(Author)：郭旭, 姚建国, 李鸿豆, 田泽奇, 王志勇, 石志祥, 赵存良, 刘帮军, 孙玉壮

摘要：傅里叶变换红外光谱技术（FTIR）作为一种非破坏性的手段被广泛用于化合物的鉴定及分子结构的表征。为了查明不同燃烧温度下木炭的化学结构变化特征，进而对煤中丝质体的成因提供理论基础，选取现代野火中的不同燃烧程度的植物样品（木炭），运用FTIR对它们的化学结构进行了定量表征。结果表明：样品的反射率和燃烧温度呈正比，测得燃烧程度最高的1号样品的最大燃烧温度达到了518 ℃。除1号样品外，其余样品中芳香结构均以苯环三取代为主，但随着燃烧温度的升高，发生了脱氢缩合反应，致使苯环三取代含量降低至20.5%，由于环烷结构的脱氢芳构化，四取代含量升高，五取代含量的变化则与脂肪链的环化和苯环的脱羧反应有关。随着燃烧温度的升高，由于环烷烃等脱氢后形成芳烃或是分子侧链脱落，导致C=C含量逐渐升高，在1号样品中达到32%。C－O的含量先降低再升高，在1号样品中烷基醚和芳基醚的含量最低，酚羟基的含量最高，可能是高温燃烧下醚键受热断裂生成酚类物质。C=O含量升高再降低，在1号样品中含量低至5.6%，这是由于该键的稳定性较差。由于燃烧温度的影响，脂肪类物质的含量变化较大，整体上亚甲基含量逐渐升高，甲基减少，支链化程度增大。样品中存在5种氢键类型，受低温影响的样品中主要以醚氧氢键为主（>55%）。在1号样品中，出现了环状氢键和羟基－N氢键，同时醚氧氢键含量显著降低至13.2%，这是由于温度升高引起的含氧官能团的减少。对比煤中丝质体的反射率和FTIR特征发现，煤中丝质体（半丝质体）与木炭的特征十分相近，可能主要由野火产生。这些变化表明了燃烧温度对木炭中化学结构的影响，反映了木炭中有机分子结构随温度的变化过程，为探索煤中有机质演化和丝质体的成因提供了理论依据。

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煤炭科学技术

2023年第09期

85

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预燃室旋流煤粉燃烧器低负荷运行燃烧特性试验研究

作者(Author)：刘鹏中, 牛芳, 王鹏涛, 周建明, 王乃继

摘要：预燃室旋流燃烧器的燃烧特性与运行条件和操作参数密切相关，直接影响煤粉燃尽度和污染物排放，一直是工业锅炉系统关注研发的重点。为了探讨预燃室旋流燃烧器在低负荷运行下的燃烧特性及合理操作参数，以14 MW煤粉燃烧试验台架为基础，通过高温热电偶、烟气分析仪和高速摄像机对预燃室内的温度分布、组分体积分数分布及预燃室外的火焰形态进行测量，分析煤粉在预燃室内、外的燃烧过程，同时对其关键操作参数内外二次风量比进行优化。试验结果表明：低负荷运行下预燃室旋流燃烧器可实现煤粉稳定燃烧，同时预燃室内形成中心高温无氧强还原性气氛区域和边壁低温空气层，沿径向出现“风包火、火包粉”的燃烧状态，有利于抑制燃烧初期NOx生成和保障燃烧器低负荷长期稳定运行；预燃室外形成稳定性较高的湍流扩散火焰，较长火焰行程及火焰锋面强烈热质交换有利于煤粉后续在炉膛内燃尽，且预燃室出口可避免高温腐蚀；同时在内外二次风量比为1∶2的工况下无氧区域半径最大R=171 mm与其他工况差异较小，而平均温度峰值为1 122 ℃，强还原性气氛中平均CO体积分数峰值为13.713%，明显优于其他工况，以及火焰行程中火焰长度为4 473 mm优于其他工况，有利于进一步降低NOx含量和提高煤粉燃尽率，可作为预燃室旋流燃烧器在46%负荷、过量空气系数1.63，内二次风旋流数1.6运行条件下的最优工况。

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煤炭科学技术

2022年第08期

198

178