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期刊信息/Journal information
洁净煤技术
洁净煤技术

宁宇

双月刊

1006-6772

jjmjs@263.net

010-84262927 84262909

100013

北京市和平里青年沟路5号 煤炭科学研究总院内

洁净煤技术/Journal Clean Coal Technology北大核心CSTPCDCSCD
查看更多>>本刊是由煤炭科学研究总院与煤炭工业洁净煤工程技术研究中心联合主办，经国家科委与新闻出版署正式批准，向国内外公开发行的国家级专业科技刊物，为全国中文核心期刊。主要刊载煤炭加工、煤炭高效洁净燃烧、煤炭转化、污染控制与废弃物管理等洁净煤技术方面的学术论文、研究报告、专题评述、国外技术动态和政策法规等文章。
正式出版
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    COx高选择性加氢制低碳烯烃研究进展

    杨庆伟孙哲毅邵斌胡军...
    1-12页
    查看更多>>摘要：C2—C4烯烃(C2=-—C4=)是国民经济发展的重要化工原料,我国C2=—C4=需求量逐年攀升,而其生产工艺主要依赖石脑油裂解.将煤炭、天然气、生物质等非石油基碳资源先转化为合成气(CO/H2)再转化为C2=—C4=,对维护我国能源安全至关重要.同时,将工业烟气中的CO2作为碳资源转化为C2=—C4=,对实现人工碳循环、解决温室气体带来的全球气候问题具有重要战略意义.相比于传统费托合成技术,通过金属氧化物-分子筛(Oxide-Zeolite,OX-ZEO)路线将COx(包括CO和CO2)直接高选择性转化为C2=—C4=被认为是一个突破性的发展,但目前仍然存在COx转化效率与C2=—C4=产率的制衡关系.笔者概述了近年来OX-ZEO催化在COx加氢制低碳烯烃中的研究进展,重点讨论了影响催化性能的关键因素如金属氧化物的种类和元素组成以及分子筛酸性与拓扑结构等,详细解析了氧空位作用和抑制副反应策略对COx加氢反应调控机制,同时总结了 OX-ZEO的催化反应机理,对OX-ZEO双功能催化路径在COx加氢转化制低碳烯烃应用中目前存在的挑战和未来的发展进行了展望.

    低碳烯烃合成气二氧化碳双功能催化剂反应机理

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    炼钢转炉低质煤气在旋风分离器中的高效燃烧特性

    王梓熠李森魏小林赵京...
    13-23页
    查看更多>>摘要：转炉低质煤气CO浓度低且含有少量O2,存在爆炸危险,无法回收利用,目前通过卷吸空气使转炉低质煤气在气化冷却烟道内无组织地燃烧,现有技术难以实现气化冷却装置内煤气的高效燃烧利用.旋风分离器内部流场拥有强旋流、强混合的特点,实现转炉煤气除尘的同时有利于转炉低质煤气的混合燃烧.为解决转炉低质煤气难以高效燃烧利用的难题,基于转炉煤气全干法回收新工艺,采用数值模拟的方法研究了转炉低质煤气在旋风分离器内部的流动和燃烧情况.结果表明:气化冷却烟道中心附近过量空气系数均低于0.4,而旋风分离器内过量空气系数均大于1,转炉低质煤气与空气在旋风分离器内得到了充分混合;较高的湍流动能、局部旋涡提升了转炉低质煤气与空气在旋风分离器内的混合效果;气化冷却烟道内燃烧区域狭小,流动截面内OH平均体积分数为305×10-6,燃烧强度低;旋风分离器内燃烧区域分布广泛,流动截面内OH平均体积分数达到650×10-6,燃烧强度高;转炉低质煤气流经旋风分离器后,在前烧阶段燃烧效率从74.64％上升到98.86％,在后烧阶段燃烧效率从44.08％上升到95.05％;在旋风分离器内部实现了转炉低质煤气的高效燃烧.

    转炉低质煤气气化冷却烟道高效燃烧旋风分离器混合燃烧燃烧效率

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    差异化电子密度特征基团对煤氮迁移转化的影响机理

    王欣张海王凯范卫东...
    24-32页
    查看更多>>摘要：选择吡咯含氮杂环和吡啶含氮杂环为研究对象,在此基础上研究了煤热解氮组分迁移转化的官能团作用规律.首先,通过CBS-QB3方法对吡咯和吡啶热解生成HCN和NH3的路径进行优化,获得了相应的反应势能面,其次,基于Pauling电负性计算了基团的键极指数加和值,将官能团分为给电子基团和吸电子基团,评估分析了 28种不同类型官能团的性质,在此基础上优化了吡咯和吡啶衍生物的累计112条氮迁移转化路径.我们发现在吸电子基团作用下,热解反应需要更高的热量和能垒,而给电子基团则可以降低热解反应的热量和能垒,使热解更容易发生.最后,论文从DFT计算优化成功的结构中得到量子化学描述符,并通过比较皮尔逊相关系数筛选得到了 12种合适的描述符,结合多元线性回归模型对煤氮迁移转化过程中的最高反应活化能进行了预测,所构建的MLR模型训练集决定系数为0.83,均方根误差为0.41,测试集的决定系数为0.92,均方根误差为0.29,其拟合和预测性能良好,可被用于预测活化能通过多元线性回归方程可以发现,基团类型的系数最大(0.71),其次是反应物的能隙(0.64)以及反应物和产物能隙的差(-0.59),进一步证实了基团类型对氮迁移转化的重要影响.本文的研究结论将有助于新型超低NOx燃烧技术的开发.

    模型煤热解官能团密度泛函理论活化能氮氧化合物

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    煤掺氨燃烧中Na对氨/焦还原NO的机理

    张保华曲名新何文俊庞波...
    33-43页
    查看更多>>摘要：燃煤锅炉掺烧低碳氨燃料可以实现大幅碳减排,煤掺氨燃烧中的NO生成与排放问题十分关键.煤中含有Ca、Fe、K、Na等多种典型矿物元素,其对煤燃烧以及掺氨燃烧过程中NO生成与排放影响不尽相同.前人对Ca、Fe、K等矿物元素在煤掺氨燃烧中对NO的生成与还原进行了研究,但是矿物元素Na在煤与富氮燃料氨混合燃烧中NO生成与还原的作用仍不明晰.为了研究煤掺氨燃烧过程中高温贫氧区的NO还原机制以及矿物元素Na的作用机制,采用密度泛函理论进行了模拟计算.首先,利用典型Zigzag模型构建了不同位置吸附Na的焦炭模型,计算结果表明Na原子更易吸附于焦炭边缘未饱和碳上,而不是平行于焦炭吸附.其次,针对NO和NH的不同吸附顺序进行了吸附能计算,结果表明NO和NH分别吸附于Na原子两侧的结构更为稳定,比无Na参与的吸附能最大增加-49.31 kJ/mol.然后,探究了 6种反应物构型的反应详细步骤,其中H原子迁移至焦炭表面后形成N2分子的限速步能垒明显更低.同时,结果表明Na的参与明显降低了反应限速步的能垒,减少了77.12 kJ/mol(路径5相比于路径2).最后,对6条路径的限速步进行了动力学计算,结果表明Na的存在促进了反应的进行,且在低温下更为明显(路径5相比于路径2加快了 4 259倍),同时也降低了反应对温度的依赖性.

    氨煤混燃NaNO异相还原密度泛函理论

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    温度对松木刨花CO2气化过程NOx和SO2排放特性影响

    赵彦张成马仑李君臣...
    44-50页
    查看更多>>摘要：CO2气化技术是一种利用CO2作为气化剂生产高品质可燃气体的新型技术,可以协同实现CO2和农林固废的资源化利用,然而CO2气化过程中NOx和SO2的排放特性鲜有报道.针对松木刨花在固定床反应器上开展了 CO2气化实验,系统研究了温度的影响.结果表明:在700、800、900 ℃进行CO2气化时,CO产率分别为0.24、0.52和0.95 m3/kg,明显高于H2和CH4的产率,CO是气化产气的主要成分;碳转化率分别为18.36％、36.15％和66.09％;气化效率分别为13.04％、41.59％和92.99％,高温促进了松木刨花的热化学转化.在700～900 ℃时,NOx中NO的质量浓度峰值和对应时长分别为248、129、138 mg/m3和140、195、320 s,NO2的质量浓度峰值和对应时长分别为339、191、107 mg/m3和115、150、265 s,SO2的质量浓度峰值和对应时长分别为3 299、3 065、2 882 mg/m3和130、175、180 so NOx和SO2的质量浓度峰值均随温度升高而逐渐降低,对应时长均逐渐增加,表明增加温度有利于降低NOx和SO2的生成速率.然而,NOx和SO2转化率随温度升高而逐渐增大,在900 ℃分别为49.73％和68.87％,提高温度会强化原料氧和CO2的氧化作用,进而提升NOx和SO2转化率.随着温度升高,NO转化率增加而NO2转化率下降,炉内以CO为主要成分的还原性氛围促使NO2被还原为NO,提高松木刨花的CO2气化温度有利于通过提高CO产率强化该还原作用.

    松木刨花CO2气化气化效率氮氧化物二氧化硫排放特性

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    声波团聚净化火电300 MW机组湿法脱硫后烟气试验

    魏泽坤黄亚继刘宇清王圣...
    51-58页
    查看更多>>摘要：目前国内火电燃煤机组广泛采用的石灰石-石膏湿法脱硫系统会产生大量颗粒物,传统除尘除雾装置对粒径较小的颗粒物尤其是PM10的脱除效果比较有限.声波团聚对于控制细小颗粒物尤其是PM10的排放具有重要意义,可作为烟尘预处理环节与传统除尘除雾器组合使用.为解决火电机组湿法脱硫后烟气中粉尘特别是PM10的逃逸问题,对烟道进行工程改造试验,配置3200、1600和800 Hz频率的不同组合方案,探究其对PM10数量浓度、粒径分布的影响,选取其中团聚效果最好的声波组合方案,分别测试背景工况、声波单独作用、声波耦合喷雾作用时的除尘效率.结果表明:未开启声波时PM10数量浓度较高,为2.75×104cm-3,峰值粒径在0.05 µm左右,声波开启后PM10的数量浓度明显降低,且峰值粒径增大,多种组合方案中3 200 Hz×4+1 600 Hz×2的声波组合方案PM10的数量浓度最低,为2.26×104cm-3,代表此方案团聚效率最高,为17.82％.除尘效率的测试中,除雾器单独作用时除尘效率较低,仅为34.3％,配合上述声波可将除尘效率提升至52.1％,再辅助喷雾时除尘效率最高,达到60.4％,此时除雾器出口烟尘质量浓度降至5 mg/m3以下,满足超低排放要求.此外,对于试验中的低质量浓度PM10环境,声波团聚规律依然适用,但颗粒物碰撞概率较低,可采用高低频声波组合的方案弥补.

    声波团聚湿法脱硫PM10频率喷雾除尘

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    基于颗粒示踪的循环流化床锅炉煤燃烧残碳量预测

    马张珂程乐鸣李立垚张维国...
    59-65页
    查看更多>>摘要：锅炉燃烧残碳量是反映锅炉燃烧效率的重要指标,预测其数值对锅炉运行调整及设计有着重要意义.依据试验测量的煤颗粒在炉内的运动路径及停留时间开展炉膛出口含碳量预测计算,探究停留时间、炉膛温度、煤种、过量空气系数对煤颗粒残碳量的影响.结果表明,停留时间越长的煤颗粒残碳量越低;床温从800 ℃升高到900℃,残碳量降低约40％～50％;过量空气系数从1.05增大到1.3,残碳量降低10％-30％;煤种的特性是影响残碳量的关键因素,煤的挥发分含量、固定碳含量、反应活性决定了煤的燃尽.通过与循环流化床锅炉设计方法计算含碳量对比以及实炉试验数据验证,证明煤颗粒残碳量基于运动轨迹方法预测结果的合理性.

    残碳量运动轨迹循环流化床停留时间

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    催化滤袋脱硝性能及垃圾焚烧烟气的协同净化

    丁得龙吴哲鹏葛春亮马如双...
    66-74页
    查看更多>>摘要：针对催化滤袋用于垃圾焚烧烟气脱酸、脱硝、除尘协同净化的技术思路,建立了协同净化实验系统,首先在烟气脱酸的前提下实验研究了关键因素对催化滤袋脱硝性能的影响,然后选取优化参数进行了协同净化实验.结果表明,在180～220 ℃的催化剂适用温度范围内的脱硝效率变化量约为15％,每提高10℃,氨逃逸体积分数下降约0.9 μL/L,150 ℃时脱硝效率和氨逃逸体积分数均严重偏离需求值;分别增加氨氮摩尔比0.1 mol/mol、烟气含水率5％、入口 NOx质量浓度100mg/m3、过滤风速0.1 m/min,脱硝效率的变化量分别约为4.1％、-2.6％、2.7％、-1.7％,氨逃逸体积分数变化量分别约为1.9、0.5、2.3、0.6 μL/L;脱酸脱硝协同净化时,在碱酸比1.1 mol/mol条件下,HC1脱除效率基本稳定在96％左右,SO2脱除效率达到97％以上且随氨氮摩尔比增加而略有增长趋势;氨氮摩尔比1 mol/mol以上时脱硝效率可以达到70％以上,氨氮摩尔比每增加0.1 mol/mol,脱硝效率增加约3.2％,氨逃逸体积分数增加约3.1 μL/L.

    垃圾焚烧烟气催化滤袋脱硝脱酸协同净化

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    平板式脱硝催化剂的抗砷中毒性能

    岳彦伟黄力王素芹纵宇浩...
    75-81页
    查看更多>>摘要：选择性催化还原(SCR)是目前应用最广的烟气脱硝技术,其核心为SCR脱硝催化剂.燃煤烟气飞灰中由于As元素的存在会导致催化剂的中毒失活及使用寿命大幅下降,影响SCR系统稳定高效运行.为提升V-Mo/Ti催化剂的抗As中毒性能,制备了不同MoO3质量分数(3％和7％)的V-Mo/Ti催化剂.随后,采用模拟中毒法,制备了 As中毒催化剂.通过XRF、ICP、XRD、N2-吸附脱附、H2-TPR、XPS、NH3-TPD和O2-TPD,考察了新鲜催化剂和As中毒后催化剂的理化性质.通过固定床微型反应评价装置,测试了各催化剂在230～410 ℃烟气温度区间内的脱硝效率和N2O生成量.结果显示,As会影响V-Mo/Ti催化剂的孔结构,降低催化剂的比表面积、孔容、还原性能、酸性性能和化学吸附氧含量,从而降低催化剂的脱硝活性,并促进副产物N2O的生成.增加MoO3含量,催化剂的孔结构得到改善,比表面积和孔容下降幅度降低,还原性能和表面酸量提升,催化剂的脱硝活性增加.较高的MoO3质量分数(7％)可以减轻As对催化剂的毒化作用.与V-Mo(3)/Ti-As催化剂相比,V-Mo(7)/Ti-As催化剂在230～410 ℃烟气温度区间内的脱硝效率更高,说明V-Mo(7)/Ti催化剂具备较强的抗As中毒性能.

    脱硝催化剂砷平板式中毒

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    燃煤电厂烟气CO2捕集化学吸收剂研发进展

    贺雪峰樊灏沈振兴常甜...
    82-96页
    查看更多>>摘要：按照化学吸收剂的研究发展历程,综述了单一胺吸收剂、混合胺吸收剂、双相吸收剂、少水吸收剂和离子液体等化学吸收剂的技术特点和性能差异,并结合具体案例介绍了燃烧后化学吸收法捕集技术的进展情况.由于传统单一胺吸收剂再生能耗高,固体酸催化剂、部分氨基酸及衍生物或部分金属离子常用来辅助再生过程从而降低能耗.混合胺吸收剂将具有不同优势性能的伯胺、仲胺、叔胺或位阻胺等按照不同比例复配来提升吸收剂性能,双相吸收剂吸收后仅对富液相再生可以有效降低再生能耗.工业应用中常用2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)降低黏度,聚乙二醇二甲醚(NHD)或亚砜促进分相.少水吸收剂使用物理溶剂代替传统的水,降低含水量从而减少再生能耗.常用物理溶剂主要是醇类及其衍生物.此外,通过在传统离子液体中引入伯胺基团等制成CO2吸收性能更好的功能化离子液体,乙二醇(EG)、正丙醇、单乙醇胺(MEA)、甲基二乙醇胺(MDEA)等与部分功能性离子液体复配可降低黏度和再生热.然而,目前吸收剂还存在能耗高、易降解及吸收剂胺逃逸等问题,亟待开发能耗低、损耗低、成本低、吸收性能良好的化学吸收剂以实现烟气CO2捕集技术规模化应用.

    二氧化碳捕集化学吸收法化学吸收剂再生能耗黏度工业应用

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