《洁净煤技术》“煤与新能源”虚拟专题（二）

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《洁净煤技术》“煤与新能源”虚拟专题（二）

来源：洁净煤技术

《洁净煤技术》编辑部筛整理了近期刊发的部分“煤与新能源”虚拟专题文章，供广大学者借鉴。扫描二维码可获取全文，点击最下方阅读原文可获取所有文章。本期推送2023年刊登的29篇论文

行业视野: 新能源
类别; 135个
关键词; 167位
专家; 29篇
论文; 17483IP
点击量; 9233次
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水热处理畜禽粪便制生物燃料研究进展

作者(Author)：张守玉, 陈旭阳, 刘思梦, 韩修远, 张邢佳, 徐梓航, 胡南, 吴玉新

摘要：随着畜禽养殖业的规模化、集约化发展，畜禽粪便大量、集中产生，由于我国畜牧业与农业结合不紧密，且畜禽粪便中含过量重金属和抗生素，导致畜禽粪便的回田利用难度大。畜禽粪便经水热处理后制备生物燃料，可实现其能源化、无害化利用。以产量最大的猪粪为代表，总结了其组分及理化性质，讨论了传统处理方式的缺陷，对水热处理后猪粪残渣的产率、燃烧特性及脱水性能进行分析概述，最后探讨了水热残渣作生物燃料的发展前景。猪粪中含有半纤维素、纤维素、木质素、蛋白质及脂类等成分，且富含氮、磷、钾等植物生长所需的营养元素，合理处理后可实现资源化利用。好氧堆肥及厌氧发酵技术难以高效降解猪粪中的抗生素，且猪粪中高浓度的重金属也会对堆肥及发酵过程产生不利影响。水热处理是一种很极具前景的处理畜禽粪便等高含水率生物质的技术。通过水热处理可将猪粪转化为与褐煤相当的水热残渣及稀释后可用于灌溉的水热残液，且能有效固化重金属及降解抗生素。水热处理过程中有机物的降解和溶解使猪粪水热残渣的产率随水热温度升高呈下降趋势。在范式图中，猪粪水热残渣可达到褐煤区域，且其挥发分及高位热值也能达到褐煤水准。大量结合水在水热处理过程中被转化为自由水，改善了猪粪水热残渣的脱水及干燥性能。此外，碱金属在水热处理过程中易溶解进水热残液，降低了水热残渣燃烧时的结渣风险。水热处理可将重金属富集在水热残渣中，并降低其浸出率及生态毒性。猪粪水热残渣良好的燃烧特性及可研磨性使其具备与煤共燃的潜力，但需对煤粉炉进行适当改造并控制合理的过量空气系数等参数。猪粪与农林废弃物的共水热处理可降低水热残渣的灰分含量，提高固定碳含量及高位热值。畜禽粪便水热处理工艺的经济性问题是限制其工业化应用的主要原因，通过优化工艺设计等手段，有助于水热处理技术在畜禽粪便处理问题上的实际应用。

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2023年第05期

831

307
生物质化学链气化-燃气轮机-有机朗肯循环发电

作者(Author)：穆林, 胡天才, 王震, 黄贤坤, 赵亮, 尹洪超

摘要：生物质化学链气化（BCLG）是具有发展前景的生物质利用和碳捕集技术，有机朗肯循环（ORC）是可提高能源品位的能源转化技术。为实现生物质能源高值化利用，提出了一种生物质化学链气化联合燃气轮机（GT）并耦合有机朗肯循环（ORC）的新型发电系统。该系统通过子系统间物质/能源交换实现了不同品位能源的梯级利用。采用Aspen Plus软件进行模拟，研究以玉米秸秆、稻秆及麦秆为气化燃料时，氧与生物质比（λ）和压气机压比（PR）等对BCLG-GT系统发电效率的影响。模拟结果表明，麦秆是3种生物质中应用于BCLG-GT系统的最优气化燃料，最佳模拟工况为：λ=0.05，PR=13。在BCLG-GT子系统运行最佳工况基础上耦合ORC子系统，研究了4种不同有机流体工质（R245fa、R134a、HCFC-123和R-404A）和有无回热装置对ORC子系统发电效率的影响。结果表明：R245fa具有更高的实用价值与较好的环境友好性，相较其他3种有机流体工质具有明显优势；另外，加装回热装置后，ORC系统的净输出功率提高了13.37%，新型具有回热装置的BCLG-GT-ORC发电系统的净能量效率达35.48%。本研究为工业规模的生物质化学链气化装置的设计和优化提供思路和理论指导。

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洁净煤技术

2023年第05期

982

344
生物质催化热解制油及油品改性提质研究进展

作者(Author)：赵荣洋, 杨美玲, 李杰, 常国璋, 王翠苹

摘要：基于国家碳中和背景，生物质作为一种重要的可再生资源，其有效利用至关重要。生物质热解制油具有规模化潜力，成为目前生物质利用的主要方式。生物质热解技术按照液化方式不同分为直接液化和间接液化，但生物质直接液化所得生物油组分不稳定，间接液化所得生物油品质取决于反应器型式、反应温度及催化剂类型等，不同制备方法的生物油品质差别较大，生物油改性提质成为其实际应用的必要条件。归纳比较了生物质热解过程中提高生物油品质的催化剂类型，着重综述了原生物油分离为轻质组分和重质组分后分别改性提质的技术路线，可转化为燃气、燃油甚至化学品，实现生物油的高值化。针对轻质油组分的改性方法有水蒸气重整制氢、催化裂解、加氢脱氧、催化酯化等，催化剂类型以分子筛及贵金属为主；而重质油组分水含量低、黏性大，相关提质研究较少，目前报道以加氢、裂化、酯化、添加溶剂、气化为主。生物油提质改性方法中，催化剂、氢源、耗能是限制其规模化、工业化应用的主要原因，降低催化剂成本及提高催化剂寿命、减少氢源使用或利用低成本氢源、简化工艺及降低反应温度是生物油提质技术发展方向。

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2023年第02期

1002

346
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

419

349
气化细渣掺烧煤和生物质的燃烧特性及动力学分析

作者(Author)：孙晓慧, 颜济青, 方梦祥, 王勤辉, 匡建平

摘要：气化细渣目前以堆放填埋为主，环保压力大，如何高效利用低热值气化细渣是关注热点。合成甲醇和煤油的煤气化工艺排出的2种气化细渣总量较大、处理困难。对2种气化细渣进行粒径分析及SEM观察，发现气化细渣粒径较小，大部分小于100 μm，整体结构破碎，由较多熔融聚合形成的球形颗粒和不规则孔隙构成。掺烧是利用低热值燃料的有效手段，将气化细渣与煤、生物质以不同比例掺烧，分析其燃烧特性，并用Coats-Redfern方法进行动力学特性分析。结果表明，气化细渣与煤、生物质掺烧可大幅提高气化细渣燃烧性能，降低燃烧所需活化能。纯甲醇渣、煤油渣燃烧所需活化能分别为105.10和100.80 kJ/mol，甲醇渣、煤油渣与煤掺烧后，气化细渣掺烧比例为30%时，综合燃烧特性指数最高，分别为23.64×108和25.96×108；活化能最低，分别为89.46和83.76 kJ/mol。气化细渣内含丰富孔隙结构，一定比例的气化细渣与煤掺烧可增大可燃物质与空气的接触面积，利于气体吸附扩散，缩短燃烧达到最大燃烧速率的时间，提前达到最大燃烧强度。甲醇渣、煤油渣与生物质掺烧，气化细渣掺烧比例为30%时，活化能最小，分别为72.14、69.59 kJ/mol，生物质的燃烧温度区间低于气化细渣，可对气化细渣燃烧过程起预热作用，显著降低气化细渣固定碳燃烧所需活化能。

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洁净煤技术

2023年第01期

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