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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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    预热空气当量比对循环流化床掺混煤泥预热燃烧的影响

    杨苏丰朱建国
    257-264页
    查看更多>>摘要：煤泥灰含量大、颗粒细、热值低,煤泥的高效清洁燃烧是固废资源化利用的重要方式之一.采用煤粉流态化预热耦合循环流化床燃烧技术,在30 kW预热燃烧综合评价试验台上,控制煤泥掺混比、给料量、还原区当量比、二/三次风比例及过剩空气系数等参数不变,并借助煤气分析仪和烟气分析仪等测量仪器,开展了循环流化床烟煤掺混煤泥的预热燃烧试验.结果表明,循环流化床预热燃烧系统运行稳定可靠,预热温度800℃以上,预热燃料可持续稳定输送到循环流化床中;烟煤掺混高灰分的煤泥,循环灰量增加,循环流化床燃烧室温差小,温度均匀;预热空气当量比由0.36增至0.51时,预热器内温度增加,预热煤气中CO2、HCN体积分数增加,CO、H2、CH4及NH3体积分数降低,煤气热值由2.02 MJ/m3降至1.49 MJ/m3;且随着预热空气当量比的增加,循环流化床燃烧室沿程NO体积分数增加,CO体积分数底部高、上部低,NOx排放量由172 mg/m3增至242 mg/m3(6％O2),可见,较低预热当量比有利于烟煤掺混煤泥的高效清洁燃烧.研究结果可为煤泥的高效燃烧利用提供新型技术路线和数据支持.

    煤泥空气当量比循环流化床预热燃烧

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    特征参数对微混喷嘴内燃料与空气混合均匀性影响

    陈炫任王辉王超张旭...
    265-272页
    查看更多>>摘要：由于微混喷嘴尺寸小、数量多且无旋流的结构特点,微混燃烧室结构可能形成新的设计准则.为探究微混喷嘴的混合特性优化方法,提取微混喷嘴内雷诺数、相对预混长度、射流动量比等特征参数,通过大涡模拟模型研究其对混合均匀性的影响规律.结果表明:微混喷嘴内预混距离增加,燃料与空气的掺混空间扩大,混合特性明显提升;在较大的射流动量比下,燃料与空气掺混更加剧烈,混合质量上升;燃料入口流速对于喷嘴混合性能的影响并不明显;雷诺数大于1×105时,喷嘴内流动达到第二自模化区,混合均匀度不再随雷诺数的变化而改变.通过特征参数对喷嘴的混合均匀度进行拟合,所得公式可在当量比为0.5～1.0、雷诺数大于1 ×105及入口空气温度为18～818 ℃时对混合均匀度进行准确预测.该公式可对微混喷嘴的混合特性进行初步计算,并为其结构设计提供参考经验.

    微混燃烧技术燃气轮机混合均匀性含氢合成气

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    燃煤耦合垃圾焚烧技术中试试验

    张睿曹竣雷领曹宇飞...
    273-278页
    查看更多>>摘要：随着城市发展,生活垃圾产量逐年上升,焚烧需求旺盛.但传统垃圾焚烧发电厂存在热效率低、环保成本高、经济性差等缺点,长期依赖财政补贴.燃煤耦合垃圾焚烧发电技术可利用现有燃煤机组协同处理垃圾,降低垃圾发电成本,减少存量煤电煤耗,降低燃煤电厂碳排放.但垃圾焚烧会产生大量二噁英,可能对燃煤机组烟气排放毒性产生较大影响.在一台100 kW燃煤耦合垃圾焚烧中试试验台上开展研究,分析了耦合垃圾对燃煤锅炉运行特性及污染物排放特性的影响,并研究了在垃圾中掺混赤泥抑制二噁英排放的效果.试验结果表明,耦合垃圾焚烧后,煤粉炉的炉膛温度分布更均匀,燃烧室和炉膛下区域温度下降约30℃,炉膛上区域温度上升约35℃;煤粉炉高温对二噁英的热分解作用明显,且当垃圾中掺混赤泥后,煤粉炉出口烟气中二噁英质量浓度降至0.003 4 ng/m3,低于国家规定的垃圾焚烧烟气二噁英排放浓度,抑制作用明显.

    耦合发电煤粉炉垃圾焚烧二噁英

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    煤与生物质耦合燃烧的协同效应

    周巍王浩帆熊晟熙蒋思磊...
    279-287页
    查看更多>>摘要：生物质燃料是替代化石燃料的重要能源,在燃煤机组上掺烧生物质是当下生物质能利用的主要途径.由于煤和生物质耦合燃烧过程中存在协同效应,生物质燃料与煤耦合燃烧性能与二者单独燃烧的燃烧性能差异无法通过化学成分或相关性质算术平均来确定,与此同时,生物质中富含的碱金属K也会加重受热面结渣倾向.为研究煤与生物质混合燃烧过程中协同效应,选取神府烟煤与板栗壳作为试验样品,通过混合、研磨与压制,制备成圆饼形颗粒并在Hencken平焰燃烧器上进行燃烧试验.利用高速摄像机结合图像处理技术计算着火延迟时间,利用光谱仪结合自发辐射理论测量燃烧过程中火焰温度、气相K浓度.探讨耦合燃烧着火特性、燃烧特性与气相碱金属释放特性协同效应及其原因.最后,结合灰分分析结果计算各工况结渣指数,获得燃烧气相碱金属释放量与结渣指数相关性关系.结果表明:煤与生物质耦合燃烧着火延迟时间低于理论值,证明耦合燃烧着火存在协同效应,表现为促进着火.受纤维素热解与碱金属元素催化共同影响,生物质质量分数为50％时,着火延迟时间与理论值之差达到最大1.91 s,协同效应最大;耦合燃烧释放的碱金属低于理论值,说明耦合燃烧气相碱金属释放协同效应表现为抑制气相碱金属释放,由挥发分-焦炭相互作用与无机反应共同控制,无机反应中Si、Al元素与K反应占主导;随气相K释放量增大,碱酸比与硅比数值增大,结渣倾向升高,结渣指数与气相K释放量间相关性系数均大于95％,说明气相K释放量与结渣指数高度相关,可见在线监测获得的气相K释放浓度具有判别结渣特性潜力.

    煤与生物质共燃着火特性K释放结渣特性协同效应

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    天然气-中温太阳能互补的新型低碳分布式供能系统

    王彬郝勇郭轲邵煜...
    288-299页
    查看更多>>摘要：基于化学链循环的天然气-太阳能互补转化具有低碳、储能及高效等特点.目前甲烷化学链循环典型还原温度为800 ℃.在450 ℃中温条件下,现有技术的甲烷转化率均较低,导致热化学蓄能效率和分布式能源系统能效较低.基于产物分离促进反应平衡移动原理,提出将甲烷重整制氢与化学链循环结合的蓄能方法,氢气被载氧体消耗使氢气分压降低,促进甲烷重整反应正向进行,进而提升甲烷转化率.对比了甲烷重整耦合化学链循环蓄能方法和传统甲烷直接与载氧体发生化学链反应蓄能方法的甲烷转化率.结果表明,450 ℃下通过多级循环实现甲烷近完全转化.基于甲烷重整耦合化学链循环蓄能方法,建立了多能互补分布式供能系统模型,太阳能甲烷热化学源头蓄能将低品位太阳能提升为高品位燃料化学能,实现了源头蓄能与脱碳.储存太阳能的固体燃料氧化产生高温热能,通过透平做功发电,然后通过余热回收装置实现吸收式制冷和供热,从而实现太阳能和化石燃料的高效互补利用.对系统在典型工况下的热力学性能进行分析,结果表明基于甲烷重整耦合化学链循环蓄能方法的分布式供能系统太阳能净发电效率达24.90％,系统燃料节省率达43.24％,在节能减排方面具有显著优势.

    太阳能热化学甲烷重整化学链循环蓄能分布式能源系统

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    粉煤灰矿化CO2研究进展

    张楚杰王玉高姚振朝杨江峰...
    300-315页
    查看更多>>摘要：CO2等温室气体大量排放引起了全球气候变暖等生态问题,已成为全人类生存面对的重大挑战,CO2矿化是应对此挑战的关键技术之一.相对富煤、贫油、少气的能源资源禀赋格局导致中国主体能源仍以CO2排放强度高的煤炭为主,其燃烧产生的工业固废粉煤灰也面临巨大的处理难题.相比传统矿化原料,粉煤灰因具有产量大、获取容易和运输成本低等特点受到广泛关注.粉煤灰自身可通过直接矿化和间接矿化实现CO2矿化封存,在CO2矿化封存的同时,可大幅降低与粉煤灰堆积或处理相关的环境风险.在碳达峰和碳中和目标下,利用粉煤灰矿化封存CO2是一项应对全球变暖具有巨大潜力的高效策略.介绍了我国粉煤灰排放和利用现状,回顾了粉煤灰直接矿化和间接矿化的研究进展,对比分析了不同矿化工艺的优缺点,明晰了 CO2矿化过程中工艺参数对粉煤灰矿化效率的调控机理.针对粉煤灰矿化CO2缺乏机制性的解释这一问题,通过介绍常用于描述CO2矿化反应的缩核模型和表面覆盖模型,厘清矿化过程中气液扩散等控制矿化速率的机制.最后分析了粉煤灰矿化过程中现存的问题和未来研究方向,旨在为利用粉煤灰固废矿化CO2提供借鉴.

    CO2矿化粉煤灰直接矿化间接矿化矿化机理

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    煤基固废制备胶凝材料研究进展及应用

    常瑞祺张建波李会泉曲江山...
    316-330页
    查看更多>>摘要：煤矸石、粉煤灰、气化渣作为煤炭开采—化工转化—燃煤发电等过程产生的固体废弃物,年排放量超过15亿t,综合利用率约60％,主要以低端建工建材消纳为主,市场趋于饱和.随着环保政策趋近,煤基固废的资源化利用新途径开发迫在眉睫.基于煤基固废具有铝硅酸盐成分、潜在的火山灰活性和特殊的微观结构等胶凝特性,低成本高性能的低碳胶凝材料成为其规模化高值利用的新途径.综述煤基固废胶凝材料的活性激发技术及应用领域.活性激发方面,阐述了物理激发、碱激发和酸激发等活化方式对胶凝材料矿相变化的影响规律和产品性能调控,总结了现有技术的优势和需要解决的问题.应用领域方面,分析了煤基固废胶凝材料在建筑材料、道路修复、环境修复等领域的应用效果.基于上述现状,对煤基固废胶凝材料激发机理研究、组分配比优化、材料环保性能、工程应用推广等未来发展方向进行展望.研究对煤基固废制备胶凝材料具有重要的借鉴意义,为煤基固废规模化利用提供新途径.

    煤基固废胶凝材料活性激发建筑材料道路修复环境修复

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    煤粉炉掺烧造纸污泥的污染物排放

    吕溥翟宏广郝迎志孟宪栋...
    331-339页
    查看更多>>摘要：燃煤锅炉掺烧是一种经济可行的污泥处置方式,由于造纸污泥有机质含量较高,采用造纸厂内已建成的燃煤供热锅炉掺烧造纸污泥,既可以减少造纸厂处理污泥的成本,又能利用污泥热能.掺烧造纸污泥可能会使锅炉产生的烟气和灰渣等固体废物中的污染物有所变化.利用造纸厂2× 300 MW机组锅炉进行掺烧造纸污泥试验,检测产生污染物的变化情况.掺烧试验共掺烧造纸污泥755 t,燃煤与掺烧污泥的掺混比为22∶1,混合燃料相比燃煤热值稍下降.掺烧试验持续3 d,对烟气、干化污泥、炉渣和粉煤灰进行样品采集,共采集掺烧前3个烟气样品、3个干化污泥样品,各采集1个炉渣粉煤灰的空白样品,共采集掺烧后6个烟气样品、16个炉渣样品及50个粉煤灰样品.检测结果显示,烟气中常规性气体污染物如NOx增加1.5倍,SO2浓度略增加,检测出重金属Ni、Zn、Ba、Se、Cr、Mn、Sb、Pb、Cu,其中重金属Ba和Zn浓度较高,空白组烟气未检测出二噁英,掺烧组二噁英类平均质量浓度为1.20pg/m3(以TEQ计).相比空白组,掺烧后炉渣中Pb浓度增加最明显,增长2.5倍;而Cu、Ni、Co、Al、Ti重金属浓度下降,空白组炉渣中二噁英质量分数为2.10 pg/g,掺烧组炉渣中二噁英质量分数为2.00 pg/g;相比空白组,粉煤灰中重金属元素Ba、Mn、As浓度增加明显,增长1.5～2.0倍,而Cu、Zn、Ni、Pb、Co、Ti、Al浓度下降,空白组粉煤灰中未检出二噁英,掺烧组粉煤灰中二噁英质量分数为2.00 pg/g.本次掺烧试验产生的污染物均未超过国家标准限值.

    造纸污泥煤粉炉掺烧重金属二噁英

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    失活石灰石自活化增强循环捕集CO2特性

    孙荣岳胡天骄尹鹏祥申昊...
    340-346页
    查看更多>>摘要：钙循环工艺是一种低成本高效率捕集CO2技术,运行过程需不断补充新鲜吸收剂并排出失活吸收剂,实现失活钙基吸收剂原位资源化利用具有重要意义.为研究颗粒状石灰石失活后自活化特性,运用双固定床反应器制备了失活石灰石,分析了 自活化后石灰石碳酸化转化率随循环次数的变化规律,采用XRD、SEM、N2吸附等分析测试手段探究了自活化提高失活石灰石循环捕集CO2性能机理.结果表明,失活石灰石置于环境中可吸收空气中水分生成Ca(OH)2,吸水率φ达100％后,继续吸水生成氢氧化钙水合物,极限吸水率为130％.不同程度自活化后的石灰石循环捕集CO2性能均有不同程度提高,随吸水率变化呈线性升高趋势.与分析纯CaCO3相比,失活石灰石对吸水率变化更敏感,随吸水率升高其循环捕集CO2性能提高更快.吸水率为130％时,自活化后石灰石循环捕集CO2性能甚至优于新鲜石灰石.微观结构分析结果显示:新鲜石灰石因高温烧结而失活过程中,CaO晶粒尺寸由41.9 nm长大至72.2 nm,孔隙结构发生坍塌阻塞,比孔容和比表面积显著降低.经过自活化,煅烧后的石灰石中CaO晶粒尺寸降低,原本密实的表面重新生成孔隙结构;吸水率为130％时,晶粒尺寸降至35.1 nm,比孔容和比表面积分别恢复至新鲜石灰石的70.5％和107.6％,特别是10～100 nm孔隙得以再生,因此失活石灰石循环捕集CO2性能恢复.虽然自活化过程会加剧失活石灰石颗粒磨损速率,但吸水率100％的自活化石灰石磨损导致直径每小时减小量仅为颗粒直径的0.55％.综上所述,自活化后的失活石灰石完全可替代新鲜石灰石,作为补充钙基吸收剂用于钙循环捕集CO2.

    CO2捕集钙循环钙基吸收剂烧结自活化磨损特性

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    煤粉预热-低氮燃烧机理及颗粒物协同控制

    朱广庆胡润洁惠世恩牛艳青...
    347-354页
    查看更多>>摘要：通过燃烧优化有望实现煤粉高效低氮燃烧与颗粒物(PM)的协同源控制,也是完成低碳的重要清洁燃烧方式.为阐明预热-燃烧过程NO和PM生成特性和减排机理,针对预热过程中煤氮的析出、挥发分氮的转化以及预热-燃烧过程NO的生成和还原机制及PM生成展开研究.烟气中主要气体组分和PM分别采用烟气分析仪和荷电低压撞击器(ELPI+)测量和记录.结果表明,气相过量空气系数(αgas)可作为以气相反应为主的预热区反应性(氧化性或还原性)的有效判据.适当增大预热区过量空气系数(αp)会增加预热区NO生成,但明显降低整个预热-燃烧过程中NO生成.高预热温度可显著降低NO的生成,预热温度由1 200 K升至1 600 K时,NO降低效率由42.25％提高至51.44％.然而,αp持续增加将减弱NO脱除率的下降趋势.燃烧温度升高对焦炭氧化生成NO和焦炭还原NO过程均有促进作用,但对NO生成的促进作用更显著.同时,预热-燃烧降低细颗粒物生成,尤其是PM0.3生成量减少27.57％.预热-燃烧技术可实现燃烧过程中对PM和NO生成的协同源控制,对煤炭清洁燃烧有重要意义.

    预燃-燃烧气相过量空气系数NOx颗粒物协同控制

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