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《洁净煤技术》2023年文章TOP30 | 论文推荐

来源：洁净煤技术

专题来自于《洁净煤技术》2023年，共30篇研究成果。

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洁净煤技术

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  • 活性焦脱除烟气污染物研究进展

    作者(Author)： 温昶, 文邬浩, 王大鹏, 井振启, 刘骞, 徐明涛, 朱光玥

    摘要：活性焦是一种高效、低成本的烟气污染物净化吸附剂，具有较好的抗碎强度和可再生性能，可应用于电厂等行业烟气脱除污染物，是干法烟气净化技术的核心材料，符合我国绿色经济、循环经济的发展要求。综述了活性焦应用于烟气污染物脱除的研究进展，对活性焦的制备、活化、改性、表征、工程应用进行介绍，且归纳了污染物（SO2、NOx、Hg0、VOCs）在活性焦上的去除机理，总结了影响活性焦吸附性能的相关因素以及废弃活性焦再生工艺的研究成果。目前，活性焦制备的方式有物理制备和化学制备。物理制备主要通过水蒸气等气体在高温条件下使活性焦具有更佳的孔隙结构，而化学制备主要通过酸、碱、盐等溶液对活性焦进行浸渍处理，优化活性焦的孔隙结构，丰富活性焦表面上的官能团，为活性焦提供更多吸附位点，以提高活性焦脱除烟气污染物能力。而在活性焦吸附污染物的过程中，污染物在活性焦上主要发生物理和化学吸附。一部分污染物直接吸附附着在活性焦表面，一部分污染物受吸附条件和活性焦官能团的影响，在吸附位点上发生化学反应，转化为其他易回收或无害物质。其中，烟气中SO2通常转化为H2SO4，NOx催化转化为N2，Hg0主要转化为HgO或HgSO4，VOCs最终转化为CO2和H2O。活性焦通过这一系列的吸附转化过程实现烟气污染物脱除。为提升活性焦的工程应用潜力，经吸附的活性焦还可通过水洗、加热、微波等方式再生使用。活性焦的再生条件、再生方式也得到广泛研究，提高活性焦的循环吸附性能。随活性焦吸附条件（吸附温度、烟气组分等）等影响因素研究的逐渐深入，活性焦脱除污染物效率有较大提升，其中较好的活性焦吸附性能可达90%以上。此外，随活性焦制备工艺逐渐成熟，活性焦协同吸附污染物的效果较好，在一定程度上得以应用。总结了国内外活性焦在工业实践中的应用，并提出该技术存在的问题和展望，为今后活性焦的研究与应用提供参考。
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    洁净煤技术
    2023年第01期
    335
    226
  • 基于DFT泛函方法的煤炭热化学利用机理研究进展

    作者(Author)： 唐瑜慕, 黄睿, 虞育杰, 李剑烽, 姚贤锐, 何禹

    摘要：煤炭在我国现阶段一次能源消费中占据主导地位，煤炭清洁高效转化是构建我国清洁低碳、安全高效的能源体系的重要组成部分。通过量子化学可获取试验方法难以测定的过渡态电子结构及几何构型等关键信息，从微观层面揭示煤炭热化学转化中有机分子释放、迁移及转化过程，为煤炭的清洁利用提供理论指导。概述了煤的结构与反应性研究中常用的量子化学计算方法的特点和作用，总结了基于密度泛函理论方法在煤燃烧污染物脱除、煤气化、煤热解及煤液化等热化学转化机理研究中的应用。重点探讨了煤燃烧中NOx及重金属污染物的脱除机理、煤焦气化反应的促进机制、煤热解中含氧官能团脱除机理及煤液化中的氢传递机理。目前基于密度泛函理论方法的研究能够有效揭示某种煤、某一方面的性质与其反应中所表现出的特征，但尚缺乏对煤分子结构系统全面的认知，随相关理论认识的进一步完善，将进一步发挥微观机理研究优势，为煤炭清洁转化利用技术的研究及应用提供借鉴。
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    洁净煤技术
    2023年第02期
    250
    107
  • 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
    346
    304
  • 粉煤灰碱激发制备地质聚合物研究进展

    作者(Author)： 孙浩, 马志斌, 路广军, 刘晋艳, 廖洪强

    摘要：由于传统硅酸盐水泥基建材生产过程排放大量CO2,近几年以地质聚合物(地聚物)为代表的新型低碳胶凝材料成为研究热点。作为我国大宗工业固体废弃物,粉煤灰富含硅铝酸盐,通过碱激发制备地聚物可实现粉煤灰大宗消纳。综合论述了粉煤灰的碱激发反应活性评估方法,总结了粉煤灰碱激发反应机理,归纳了粉煤灰类型、激发剂、原料配比和养护制度等关键因素对地聚物形成和性能的影响规律,提出了目前研究存在的问题,并从粉煤灰活性组分评估和碱激发体系元素组成的角度,对未来研究方向进行展望。粉煤灰的反应活性评价方法主要有Rietveld全谱图拟合法、饱和石灰溶液吸收法和酸碱溶出法。粉煤灰碱激发反应过程可分为解构—重构—凝聚—聚合4个阶段,解构过程中溶出的硅铝比(Si/Al物质的量比)对凝胶结构和材料力学性能有重要影响,不同研究获得的最佳Si/Al物质的量比存在较大差异。目前关于原料配比、养护制度和凝胶结构等因素对地聚物性能影响研究获得的变化规律并不一致,为粉煤灰碱激发反应机理和地聚物合成研究带来困难,未来应针对不同类别粉煤灰理化特性,建立碱激发体系各元素配比统一的计算方法,为粉煤灰基地聚物合成时统一设计标准奠定理论基础。
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    洁净煤技术
    2023年第11期
    154
    101
  • 改性沥青基硬碳材料的可控制备及其储钠性能

    作者(Author)： 陈涛, 吴吉昊, 车晓刚, 刘思宇, 韩兴华, 郑易庭, 杨卷

    摘要：钠离子电池（SIBs）用碳负极材料的可控制备与结构优化是电化学储能领域研究的热点方向之一。以煤化学工业副产物煤沥青为原料，通过对苯二甲醇化学交联表面改性辅以高温碳化处理，成功制备了改性沥青基硬碳材料，并用于SIBs负极。SEM、TEM、氮气吸脱附测试等表征结果证实，煤沥青的化学交联改性能够有效减缓其高温石墨化进程，进一步增大层间距（0.373 nm）和碳层的无序度，同时获得的硬碳材料颗粒尺寸由15 μm减小至约2 μm。电化学测试结果表明，所制备的改性沥青基硬碳材料（HC-1300）首次库伦效率高达80.1%，在电流密度为0.1 A/g时，其比容量为232.2 mAh/g，明显优于直接碳化获得的样品（DC-1300）。此外，在5 A/g高电流密度下，HC-1300样品的比容量为171.1 mAh/g，且经1 500圈充放电循环后容量保持率为74.9%，展现出良好的倍率性能和循环稳定性。
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    洁净煤技术
    2023年第02期
    398
    246
  • 中国垃圾焚烧烟气多污染物协同脱除技术研究进展

    作者(Author)： 阙正斌, 李德波, 肖显斌, 刘鹏宇, 陈兆立, 陈智豪, 冯永新

    摘要：我国垃圾焚烧烟气污染物脱除技术及工艺发展日趋成熟，但存在系统复杂、成本较高等问题。若采用烟气多污染物协同脱除技术替代现有工艺中2种或2种以上的脱除技术，可有效简化工艺系统和减少占地面积，降低污染物脱除成本。总结国内垃圾焚烧烟气多污染物协同脱除技术，从脱除原理、研究进展、工艺流程、工业应用及应用效果等角度展开论述，主要特点为：低温等离子体协同脱除技术对烟气适应性强，能脱除NOx、SO2、HCl、Hg0、二噁英等多种烟气污染物且效率较高，但设备成本高，运行耗电量大；碳基材料协同脱除技术能脱除多种烟气污染物，且能通过解吸再生回收资源，但脱除效率较低且存在二次污染风险；氧化法协同脱除技术主要针对NOx、SO2、HCl污染物，要求工艺设置在除尘后，主要存在脱硝效率较低和废水产物难处理等问题；SCR脱硝协同脱除技术对SCR催化剂进行改进，所需催化剂成本较高，但对Hg0和二噁英的脱除效率不高，且影响脱硝过程和报废催化剂的处理；复合催化滤料协同脱除技术，对粉尘和二噁英的脱除效果均较好，但滤袋成本较高；其他技术如金属化合物吸附/氧化协同脱除技术目前研究应用较少。综合目前的协同脱除技术发展情况分析，可知成本和脱除效率仍是限制技术应用的主要因素，仍需推动技术降本增效。此外由于不同污染物物化性质的差别，在协同脱除过程中相互影响，但目前研究较少涉及，还需深入研究，避免出现竞争和抑制现象，尽可能相互促进、协同脱除。
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    洁净煤技术
    2023年第06期
    288
    121
  • 基于AHP-TOPSIS法的碳捕集技术方案综合评估

    作者(Author)： 刘双, 宋学行, 尚丽, 王保登, 沈群, 熊日华, 孙楠楠, 魏伟

    摘要：碳捕集、利用与封存技术（CCUS）是实现碳中和目标的重要手段之一，高成本是目前制约CCUS大面积推广应用的瓶颈，而碳捕集是影响CCUS技术成本的主要环节。近年来，各类碳捕集技术的研发和示范受到广泛关注，但整体成熟度不高，未来发展路径仍不清晰。基于层次分析法和逼近理想解排序法，构建了一套适用于碳捕集技术的综合评估方法，从技术、低碳、经济、安全4方面对目前典型的碳捕集技术进行综合评估。结果表明，现阶段CO2捕集技术的部署主要受低碳特性影响，复合胺吸收法应用潜力居首，而随着我国未来能源、产业结构不断调整，各类碳捕集技术的应用场景及影响其综合推广潜力的因素将发生变化，其中，经济特性将成为未来影响CO2捕集技术市场渗透率的关键，因此，变压吸附法、复合胺吸收法和钙循环法将在未来CO2捕集过程中占据相对重要的地位。通过将定量分析与专家意见相结合，形成的评估结果将为碳捕集技术研发与应用提供科学思路。
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    洁净煤技术
    2023年第01期
    472
    173
  • 兰炭与秸秆混合燃料燃烧污染物排放和灰熔融性试验

    作者(Author)： 韩奎华, 武鹏魁, 刘文洋, 王伟

    摘要：兰炭具有热值高、灰分低、硫分低等优点，但挥发分含量低、着火温度高；秸秆热值低、挥发分含量高，着火温度低；二者着火特性具有互补性。为考察兰炭与生物质混合燃料燃烧的硫氧化物、氮氧化物排放和灰熔融性能，利用固定床试验系统研究了3种兰炭、麦秆和玉米秆单独及混合燃料污染物排放特性及掺混比例和燃烧温度对污染物析出的影响，并通过灰熔融测定仪分析灰样熔融性能。结果表明：混合燃料的硫氧化物、氮氧化物析出与掺混条件相关，原料组成和燃烧过程影响污染物析出特性。在燃料中掺混20%～30%玉米秆时，混合燃料固硫效果较好，氮析出率在0.04%左右。提高燃烧温度明显促进硫析出，而低于1 000 ℃时，府谷兰炭和玉米秆的掺混样具备良好的自固硫特性，氮析出率低于0.02%。另外，混合燃料的灰熔融温度介于两原样间，与混合比例存在一定相关性，兰炭的抗结渣特性明显优于玉米秆，掺混有助于改善秸秆的结渣特性。本研究为兰炭和生物质的清洁利用提供理论参考。
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    洁净煤技术
    2023年第01期
    281
    184
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