主辦單位:煤炭科學研究總院出版傳媒集團、中國煤炭學會學術期刊工作委員會
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潔凈煤技術

期刊英文名:Journal of Clean Coal Technology

  《潔凈煤技術》,雙月刊,創刊于1995年,是由國家煤礦安全監察局主管,煤炭科學研究總院與煤炭工業潔凈煤工程技術研究中心主辦的學術刊物。被美國《烏利希期刊指南》(Ulrichsweb)、美國《化學文摘》(CA)、美國《史蒂芬斯數據庫》(EBSCO host)、俄羅斯《文摘雜志》(AJ)收錄,為中國科技核心期刊、RCCSE中國核心學術期刊(A)。
  • 潔凈煤技術
    潔凈煤技術
  • 作者(Author):倪文婧
    關鍵詞(KeyWords)::離散元膠帶端部采樣運動參數料流模型

    摘要:基于離散元仿真技術對輸煤膠帶端部的采樣運動參數進行研究。 通過改變端部采樣切割斗 在4×30個直徑為50mm顆粒料流模型中的運動速度,研究收集的顆粒粒子種類和數量。 結果顯示, 隨著切割斗運動速度從1m/s升到2m/s,收集的顆粒總數從2006個降至958個,相當于膠帶中部 采樣寬度從835mm降至399mm。 將橫截面為4×30個顆粒的料流水平分為30種顆粒的模型中,采 樣斗收集顆粒的標準差與切割速度無關,在切割速度1.5 m/s 時標準差最大,為3.69,切割速度 為1m/s時標準差最小,為2.43;將橫截面為4×30個顆粒的料流垂直分為4種顆粒的模型,采樣斗 收集顆粒的標準差與切割速度呈弱線性相關,切割速度1m/s時的標準差最大,為84.98,切割速度 1.7m/s時的標準差最小,為53.19。 不同切割速度下,切割斗對遠端和底層的采集效果較差,在設計 中應向膠帶方向加大采樣斗進料口長度,提高對底層煤粒的收集效果。 
  • 作者(Author):劉巧妮
    關鍵詞(KeyWords):三維煤基電極活性炭粒子Zn2+、CNT 去除率吸附飽和氰化廢水

    摘要:目前,礦產、金屬工業、電子設備制造等行業的快速發展引起工業廢水產出量急劇升高,廢水 中多種有毒離子(如鉻、鎘、砷等)及鋅、鎳、金等貴金屬,特別是氰化提金過程中產生的CNT、SCN-、 CN-等危害大,必須進行無害化治理。 為解決氰化廢水中大量有害離子的污染問題,提高氰化廢水處 理效率,探索三維煤基電極廢水處理方法,自制的三維煤基電極以陰、陽電極和活性炭粒子3個組件 為主。 以電壓、時間為變量,分析氰化廢水中Zn2+、CNT 濃度的變化規律,結果顯示,CNT、Zn2+去除率 符合Lagergren一級動力學模型,隨著煤基電極長周期、連續使用,廢水中CNT、Cu2+、Zn2+、CN-、SCN的去除率分別為93.74%、97.28%、95.22%、95.13%、97.05%;增加煤基電極循環使用次數,廢水中 有害離子的去除率微幅下降,6 次循環后,CNT、Cu2+、Zn2+、CN-、SCN-的去除率分別為 92.17%、 94.65%、92.67%、90.14%、97.02%。 升高電壓,有害離子的去除率不再隨電極板自身的吸附飽和發 生變化,煤基電極可重復使用。 煤基三維電極設備可簡易、低耗、高效地進行工業廢液去除處理,值得 推廣。 
  • 作者(Author):陸曉東雷清平王福平劉昆侖
    關鍵詞(KeyWords):新疆煤水處理用活性炭配煤預氧化催化

    摘要:新疆煤炭儲量大,煤炭資源豐富,煤種多樣化且具有灰分低、活性高等特性,是制備水處理用 煤基活性炭的優質原料。 以新疆主要礦區原煤為原料,采用配煤壓塊工藝制備活性炭,考察預氧化、 炭化、活化等工藝條件及催化劑對活性炭性能的影響,優化飲用水處理用活性炭制備的工藝及主要參 數,并表征了活性炭對TOC、CODMn 和UV254 的吸附能力。 結果表明,灰分<5%、揮發分35%左右、水 分3%~6%的新疆哈密煤、新疆寬溝按60∶40的比例配煤,添加含鉀化合物催化劑,在250℃氧化 180~200min、530~560℃炭化150~180min、920~940℃活化,可制備出碘吸附值1200~1320 mg/g、亞甲藍吸附值280~290mg/g、平均強度95%、裝填密度470~485g/L的高效水處理活性炭, 基于新疆煤質生產的飲用水處理用煤基活性炭產品對水中TOC、COD、UV254 的去除率分別為38%、 42%、67%,表明新疆煤質生產的飲用水處理用煤基活性炭產品對水中有機物的吸附性能優于美國卡 爾崗公司生產的F-400。 
  • 作者(Author):竹小宇黃科林孫振華李少鵬李會泉文朝璐張建波
    關鍵詞(KeyWords):高鋁粉煤灰堿法吸附

    摘要:我國內蒙古中西部以及山西北部地區的高鋁粉煤灰中氧化鋁含量高達50%以上,伴生的鎵 含量可達60mg/kg,是重要的含鋁、鎵二次資源。 為進一步提升高鋁粉煤灰資源化利用附加值,實現 粉煤灰提鋁過程低濃度含鎵溶液的高效提取,本文基于高鋁粉煤灰預脫硅拜耳-亞熔鹽聯合法提鋁 工藝中的含鎵堿液體系,研究了含鎵模型溶液中鎵離子的靜態吸附規律,系統考察了不同吸附時間、 吸附溫度、鎵初始濃度以及堿濃度對螯合樹脂吸附鎵離子的影響,完成了吸附動力學與吸附等溫線的 考察,并采用吸附柱進行了低濃度含鎵堿液動態吸附及淋洗試驗驗證。 靜態吸附試驗結果表明:采用 LSC-600型螯合吸附樹脂可實現低濃度含鎵堿液中鎵離子的高效吸附,樹脂的平衡吸附容量隨靜態 吸附時間增大而增大,吸附24h后樹脂吸附容量達到平衡;鎵離子初始濃度低于400mg/L,樹脂的平 衡吸附容量受吸附溫度影響較小,在鎵離子濃度高于400mg/L體系中,樹脂的平衡吸附容量隨吸附 溫度升高而降低,其中吸附溫度為50℃時樹脂對鎵離子的平衡吸附容量最大;隨含鎵堿液堿濃度增 加,螯合樹脂對鎵離子的吸附容量先增大后減小,螯合樹脂對鎵離子的平衡吸附容量隨鎵離子初始濃 度增大而增大,鎵離子初始濃度高于1200mg/L時樹脂吸附容量達到飽和,吸附溫度為50℃,鎵離 子初始濃度為1200mg/L,堿濃度為5mol/L時樹脂的最大吸附容量為36mg/g。 動力學擬合結果表 明:堿體系樹脂對鎵離子的吸附動力學過程符合準二級動力學方程,屬于化學吸附過程;吸附等溫線 擬合結果表明,LSC-600型螯合樹脂對鎵離子的吸附滿足Langmuir等溫方程,說明鎵離子的螯合吸 附過程為單層吸附。 樹脂的動態吸附和淋洗結果表明,液體流速越大,樹脂達到吸附平衡時的穿透床 層數越小,樹脂對鎵離子的吸附容量和吸附率均較低,鎵離子初始濃度50mg/L,吸附溫度為50℃, 吸附流速為2.5BV/h時,樹脂對低濃度含鎵堿液吸附效果最優,最大吸附容量為3.13mg/g,淋洗過 程淋洗液鎵離子濃度隨著床層數增加先增大后降低,淋洗流出液達到0.7BV時鎵濃度最高為1936 mg/L,高濃度段(0.3~1.5BV)溶液中鎵離子濃度為1248mg/L,富集倍數達25倍。 
  • 作者(Author):壽志毅鄭少亮劉含笑徐旭東方小偉郭高飛張君毅
    關鍵詞(KeyWords):超低排放燃煤電廠可過濾顆粒物SO3可溶鹽

    摘要:燃煤電廠排放的顆粒物有3類:可過濾顆粒物(含細顆粒物)、可凝結顆粒物和可溶鹽,國內 對其測試方法的研究還較薄弱。 筆者系統分析了3類顆粒物的測定方法,針對性地提出準確測定手 段及控制要點并分別開展了現場實測驗證。 憑借精密度較高的測試儀器及開展空白試驗等,可保證 可過濾顆粒物測定結果具有較高精確度;電荷法(ELPI)和重量法(PM-10)的PM2.5 測試結果一致性 較好;2級冷凝盤管+異丙醇吸收可實現對SO3 的高效捕集,且第2級盤管和異丙醇吸收的SO3 占比 最高可達40%,建議低濃度測試優先采用該方法;采樣槍溫度加熱到160℃,此時濾膜實際測定的顆 粒濃度即為可過濾顆粒物+可溶鹽。 
  • 作者(Author):何宇康王春波
    關鍵詞(KeyWords):散射管鼓泡塔氣含率液相速度氣泡直徑

    摘要:鼓泡塔因其較好的氣-液傳質性能具有高污染物脫除效率,被廣泛應用于生物化工和煙氣處 理等領域。 鼓泡塔散射管氣體分布器的幾何尺寸和結構是影響相間傳質效率的關鍵因素,優化塔內 流場對于提高鼓泡塔內氣-液兩相間的傳質效率至關重要。 采用Fluent軟件對有內構件散射管橫向 進氣口式的鼓泡塔進行模擬研究,基于雙流體方法和群體平衡模型(PBM)模型對鼓泡塔三維建模, 采用一階迎風差分格式離散,使用PhaseCoupledSimple算法進行壓力速度耦合。 研究了散射管所在 圓環直徑 d 分別為0.375D、0.5D、0.625D、0.75D 時(D 為鼓泡塔直徑),散射管進氣口的布置對整體 和局部氣含率、液速和氣泡尺寸等的影響。 研究結果表明,隨著散射管分布環直徑的增大,整體氣含 率先增大后減少,平均氣泡直徑先減小后增大;當散射管所在圓環直徑 d=0.5D 時,鼓泡塔整體氣含 率和液相循環速度最大,平均氣泡直徑最小,鼓泡塔流場綜合性能最好。 
  • 作者(Author):李婷
    關鍵詞(KeyWords):半干法NGD脫硫煤粉鍋爐SO2 超低排放

    摘要:隨著環保形勢的日益嚴峻,國家對中小型燃煤工業鍋爐的煙氣污染物治理也提出了超低排放 要求。 采用半干法煙氣脫硫技術是解決中小型燃煤鍋爐尾部煙氣SO2 污染問題并實現超低排放的有 效途徑之一。 作為一種新型半干法煙氣脫硫技術,NGD脫硫采用鍋爐自生高鈣粉煤灰作為脫硫劑, 有效降低了脫硫劑運行成本。 為驗證該技術的SO2 超低排放效果和脫硫劑使用經濟性,以神東某鍋 爐房配套40t/h煤粉鍋爐NGD脫硫裝置為研究對象開展工業試驗,同時考察了裝置運行穩定性以及 關鍵因素對脫硫效果的影響。 試驗結果表明,NGD反應器進出差壓平均值約1100Pa,未出現曲線急 劇上升或下降的現象,說明裝置總體運行穩定性較好。 外加適量Ca(OH)2 后,NGD脫硫裝置的SO2 平均排放濃度(9% O2)小于35mg/Nm3,達到超低排放效果。 計算得到外加Ca(OH)2 與反應器入口 SO2 的鈣硫摩爾比 n(Ca/S)=0.9,由于主要利用鍋爐自生粉煤灰中的活性鈣,外加Ca(OH)2 量低于 同類半干法煙氣脫硫技術。 研究發現,裝置脫硫效率隨增濕水量的增加而升高;在測試工況下,鍋爐 自生粉煤灰摻混少量Ca(OH)2 后,脫硫率由70%提高到90%以上。 
  • 作者(Author):周棋王勇劉松霖劉一陳燦范衛東
    關鍵詞(KeyWords):下行爐強化還原還原劑燃盡風脫硝效率

    摘要:為進一步提高爐內燃燒過程的脫硝效率,尤其是解決燃用揮發分低的貧煤和無煙煤時爐內 NOx 排放濃度高的問題,基于高溫燃盡區噴氨還原NO機理,提出了多級燃盡風布置區的高溫強化還 原區噴氨脫硝技術———多級強化還原煤粉燃燒技術(MERC)。 借助50kW下行燃燒爐,開展了氨氮 比(RNSR)、還原劑與煙氣混合程度、還原劑載氣等關鍵技術參數對脫硝效率的影響,同時開展了 MERC和SNCR對比試驗研究,并進行了MERC技術的工程應用試驗。 結果表明:采用雙支噴槍對噴 能提高還原劑與爐內煙氣的混合程度,雙支噴槍對噴使脫硝效率從單支噴槍的45%提高到70%;空 氣作為載氣,氨氮比超過1.2時,NO濃度在500~700mg/Nm3,隨著氨氮比增加,NOx 濃度先升后降; 煙氣作為載氣時NOx 濃度大幅降低,僅為100mg/Nm3 左右,因此還原劑的載氣中含氧量越低,越有 利于增強高溫中噴氨還原NO的效果,還原劑載氣需盡可能降低氧含量或采用無氧媒介。 通過對比 SNCR和MERC試驗結果發現,氨氮比小于2時,常規SNCR的NH3 耗量高于MERC;氨氮比超過2.5 后,NH3 同NO的反應趨于飽和,過量的NH3 同SO2 發生反應生成(NH4)2SO3 和NH4HSO3,這是工程 上出現SNCR過量噴尿素后造成空氣預熱器堵塞的原因。 對某電廠125MW燃煤鍋爐進行低氮改 造,由于該電廠1、2號鍋爐燃用無煙煤+貧煤+煙煤的混煤,2015 年低氮燃燒系統改造后一直存在鍋 爐出口NOx 濃度不穩定的情況,尾部脫硝裝置入口最低在500mg/m3 以下,最高為1200mg/m3。 為 確保改造達到超低NOx 排放目標值,在原有燃燒優化試驗+SNCR改造+SCR優化提效的設計方案的 基礎上增加了燃盡風前的尿素噴槍。 結果表明:爐內脫硝效率高于65%,結合鍋爐尾部SCR裝置能 實現煙囪位置NOx 濃度不高于30mg/m3 的超低排放,達到了預期效果。 
  • 作者(Author):王飛趙江婷張圓圓 張雷楊鳳玲張培華郭慶程芳琴
    關鍵詞(KeyWords)::煤泥循環流化床結團抗壓強度

    摘要:循環流化床燃燒是煤泥利用的主要方式之一,濕煤泥入爐后的凝聚結團現象具有兩面性,對 煤泥在循化流化床中的穩定燃燒至關重要。 為了探究煤泥結團過程的機理,為煤泥的高效利用提供 理論指導,筆者分別從時間和空間兩個角度,對煤泥團在入爐后抗壓強度、水分、礦物及官能團隨時間 的變化以及煤泥柱外部、中部及內部的變化進行研究。 抗壓強度是衡量結團強度的重要指標,結果表 明,煤泥柱的抗壓強度隨停留時間的延長呈先增大后降低的趨勢,結合對煤泥不同時間正面及剖面的 觀察以及不同時間水分、礦物質種類及官能團變化的結果,分析認為,0~30s時,煤泥柱抗壓強度增 加主要與水分蒸發有關;30~90s時,抗壓強度的變化可能不僅與水分有關,還與高溫下的熱解及熱 分解有關;90~210s時,抗壓強度迅速增加,與礦物質和官能團的變化有關,但也可能與揮發分析出 過程中產生的中間相有關。 溫度是影響煤泥凝聚結團的重要因素,爐溫較低時,水分和揮發分析出較 緩慢,不利于中間相發育,故抗壓強度相對較低,在一定范圍內抗壓強度隨爐溫的升高而增大,但爐溫 過高,引起揮發分快速析出,可能抑制中間相的發育而影響抗壓強度,因此合適的爐溫利于中間相的 形成,促進抗壓強度的增加,850℃可使煤泥達到相對較高的抗壓強度。 
  • 作者(Author):高繼錄盛增慶陳曉利郭萬貴陳永輝石亮龐開宇
    關鍵詞(KeyWords):準東煤堿金屬遷移規律管式爐一維沉降爐沉積規律

    摘要:由于準東礦區地域寬闊,不同地區的準東煤性質存在一定差異。 為了探求某準東煤的結渣沾 污機理,在臥式管式爐及一維沉降爐中進行不同工況的準東煤燃燒試驗,并通過電感耦合等離子體發 射光譜儀對煤灰中堿及堿土金屬含量進行表征,研究了準東煤在不同反應環境中堿及堿土金屬的遷 移和沉積規律。 結果表明:隨燃燒溫度的升高,煤樣中鈉金屬逃逸量升高,當溫度超過1100℃時,鈉 金屬逃逸量為2760μg/g,超過85%。 不同溫度下煤灰中相同種類的其他氧化物含量較接近,CaO與 MgO在灰中占比較大。 O2 體積分數對鈉逃逸量的影響不明顯,對相同種類氧化物占比影響較小,最 大相差僅為0.52%。 在沉降爐試驗中,隨溫度的升高,沉積灰灰樣顏色由淺變深,灰沉積逐漸加重并 難以清除,表明溫度升高對結渣有促進作用。 溫度超過1000℃時,Na揮發基本完成,含量穩定在 11%左右。 高溫下,灰沉積管表面產生氧化皮脫落現象。 在過量空氣系數較大時,沉積灰灰樣中的團 聚燒結物較其他2種氣氛少,但減弱幅度較小。 爐膛中的煤粉燃燒均勻性隨煤粉細度的增大而變差, 導致部分煤粉劇烈燃燒使爐膛內局部溫度偏高,灰沉積加重。 此外,灰中的大顆粒數量也隨粒徑的增 大而增多,黏結在結渣棒上的大顆粒增多。 
  • 作者(Author):周沛然
    關鍵詞(KeyWords):煤粉吸水氫鍵環境濕度

    摘要:煤粉廣泛應用于鍋爐燃燒中,含水率過高會影響煤粉存儲和鍋爐生產安全。 煤會吸附環境中 的水分,為了研究環境濕度對煤粉吸水率的影響,選用3類不同變質程度的原煤制成煤粉,收到基煤 粉為I組,烘干外水后煤粉為II組,共6個樣品,在45%和70%兩種環境濕度條件下研究了煤粉的吸 水特性。 45%和70%濕度時,I組含水率曲線均為持續增加后出現下降拐點,再小幅上升直至基本穩 定。 II組含水率曲線變化趨勢則不同,45%濕度時,含水率一直上升直至穩定。 70%濕度時,變化趨 勢為先增加而后出現下降拐點,再上升直至基本穩定。 45%濕度時,3種煤粉出現拐點時含水率相比 70%濕度時低4%~5%,主要是由于拐點產生的原因不同,45%環境濕度下出現的第一類拐點是由 于氫鍵斷裂導致煤粉對水產生解吸影響。 70%環境濕度下出現的第二類拐點是因為煤粉吸附水后煤 氧復合作用產生潤濕熱,樣品自身水分蒸發的逸出量超過吸附量后產生的。 2種濕度條件下,在吸附 達到飽和后,II組煤粉含水率均低于I組煤粉,是由于干燥煤樣時,發生了一定程度的提質改性,同時 孔隙結構會有少量坍塌破壞,煤的疏水性增加,導致干燥基吸附平衡時含水率低于收到基。 II組的絕 對吸水量和吸水速率均高于 I 組,是由于環境水蒸氣與烘干煤自身毛細管壓差大于 I 組造成的。 70%濕度時的吸附水量和吸附速率均高于45%濕度時,其余試驗條件均基本相同,是因為濕度大時 水蒸氣分壓力大,水蒸氣更易被煤粉吸附,更易主動進入煤粉內部結構中,說明環境濕度是影響煤粉 吸附水量和速度的一個重要因素。 最后還比較了不同變質程度煤粉對水的吸附情況,由于低階煤表 面靜電勢和活性官能團多于高階煤,故而吸水性能強于高階煤,在45%環境濕度時,環境蒸氣壓與3 種煤粉毛細管壓力相差不大,故而吸附量較小且相差不大;在70%環境濕度時,該規律表現較為明顯。 
  • 作者(Author):程曉磊
    關鍵詞(KeyWords):污泥水煤漿燃燒熱重分析數值模擬

    摘要:為促進城市污泥的資源化利用,解決污泥物理處置中存在的二次污染問題,以及傳統污泥干 化焚燒中干燥成本高的問題,提出了將污泥漿與煤粉摻混制備污泥水煤漿,利用具有強化燃燒功能的 中心逆噴雙錐燃燒器燃燒的技術思路。 通過熱重分析試驗對比了煤粉、水煤漿、污泥水煤漿的燃燒特 性,并利用數值模擬研究污泥水煤漿在雙錐燃燒器上的燃燒特性,通過降低二次風量、提高二次風旋 流強度及二次風溫度等強化燃燒的措施,研究污泥水煤漿在雙錐燃燒器上應用的可行性。 污泥水煤 漿的基礎燃燒特性試驗結果表明,水煤漿中水分超過35%,除影響燃料熱值外,水蒸發吸熱是影響污 泥水煤漿燃燒過程著火和燃盡的關鍵因素。 由于水分的存在,水煤漿起始著火溫度高于煤粉11.3 ℃,燃盡溫度低于煤粉13.6℃,其最大吸熱速率為0.504kW/kg,占水煤漿最大放熱速率的56.05%, 總吸熱量為1.917MJ/kg,占燃燒放熱量的9.94%;摻燒20%污泥時,污泥水煤漿起始著火溫度高于 水煤漿12.3℃,燃盡溫度低59.1℃,水蒸發吸熱量為0.546kW/kg,比水煤漿燃燒高8.4%,總放熱 量為16.88MJ/kg,比水煤漿燃燒低12.5%。 通過采用雙DPM的離散相數值模擬模型,充分考慮污 泥水煤漿燃燒時水蒸發過程的影響,對污泥水煤漿燃燒的數值模擬更接近實際結果。 14MW雙錐燃 燒器的污泥水煤漿燃燒模擬結果表明,直接使用現有雙錐燃燒器無法實現污泥水煤漿的穩定燃燒,僅 可燃燒水含量為25%左右的污泥水煤漿。 污泥水煤漿中水含量由0增至35%時,平均每提高1%水含 量,燃燒器出口溫度下降7.95℃,燃燒器內平均溫度下降7.69℃;水含量為35%時,燃燒器內平均溫度 降低269℃,燃燒器出口平均溫度降低278℃。 污泥水煤漿在雙錐燃燒器內的燃燒,可通過降低二次風 量、增加二次風旋流強度、提高二次風溫度等強化燃燒措施實現。 二次風旋流強度由1變為2時,燃燒 器出口平均溫度提高20℃,二次風量減少為理論空氣量的0.6,燃燒出口平均溫度提高203℃,綜合使 用降低二次風量、增加旋流強度和提高二次風溫的措施后,燃燒器出口平均溫度提高289℃,基本接近 該燃燒器燃用煤粉時的燃燒條件,雙錐燃燒器基本可達到穩定燃燒污泥水煤漿的目的。 
  • 作者(Author):肖寒蒙晨瑋吳玉新馮樂樂張海張縵
    關鍵詞(KeyWords):燃盡風二次再熱鍋爐熱量分配NOx熱流分布

    摘要:合理的燃盡風率對降低NOx 排放十分關鍵,也顯著影響大容量鍋爐爐膛內的燃燒和傳熱特 性。 針對1000MW超超臨界二次再熱塔式鍋爐開展三維CFD數值模擬,研究燃盡風(OFA)率對于 爐內NOx 生成及吸熱量分配的影響規律。 模型采用貼體六面體非結構網格,通過用戶自定義函數 (UDF)設置爐膛及各受熱面的壁面溫度;煤粉顆粒在爐內的運動及燃燒過程基于隨機軌道法計算, 采用Realizablek-ε 模型模擬四角切圓爐內的湍流流動,采用離散坐標(discreteordinates,DO)法計算 爐內輻射傳熱;采用簡化概率密度函數(probabilitydensityfunction,PDF)模型模擬湍流與化學反應的 耦合特性。 結果表明,燃盡風率對爐內的溫度分布、爐膛的吸熱比率以及污染物排放情況均存在顯著 影響。 當燃盡風率在0~40%時,主燃區的平均溫度隨燃盡風含量的增大先升后降,而燃盡風區域的 平均溫度則隨著燃盡風率升高顯著上升。 隨著燃盡風率的升高,由于溫度和氧含量變化等共同作用, 原始NOx 排放量先降后升,燃盡風率在11%~25%時達到最低。 隨燃盡風率從0增至25%,鍋爐爐 膛吸熱比率降低12%,過熱器、再熱器、省煤器等對流受熱面的吸熱比例相應增加。 當燃盡風率大于 25%時,爐膛吸熱比例的降低趨勢減緩。 因此,建議在鍋爐設計中應綜合考慮OFA比例變化對爐膛 吸熱量以及污染物排放的影響。 
  • 作者(Author):李美軍程曉磊楊石張鑫王永英崔豫泓
    關鍵詞(KeyWords):蘭炭粉生物質混燃特性工業鍋爐

    摘要:清潔能源蘭炭粉價格低且污染物排放量小,但其著火和燃盡困難。 可再生能源生物質清潔低 碳、易于獲取且利于著火,但其能量密度低。 二者混燃可有效改善蘭炭粉的著火和燃燒特性,解決生 物質能量密度低的問題,有利于提高燃料適用性。 針對煤科院自主研發的水冷式和風冷式鍋爐,研究 了不同摻混比例對蘭炭粉和生物質混燃特性的影響,分析了不同型式的鍋爐中不同混燃特性產生的 原因。 采用數值模擬方法建立了三維等比例模型,綜合考慮了湍流、傳熱、揮發分析出和燃燒、固定碳 燃燒、顆粒流動等實際燃燒過程。 模型計算結果與文獻試驗結果的相對誤差不超過5%,從而驗證了 模型的準確性。 分析對比了不同摻混比例下,兩類鍋爐燃燒器出口溫度分布、燃燒區域溫度分布、爐 膛出口溫度分布及氧含量分布等。 結果表明:水冷式鍋爐中,摻混比例為2/8時燃燒器出口平均溫度 和最高溫度、燃燒區域平均溫度以及爐膛出口平均溫度均最高,爐膛出口平均氧含量為最低值6%, 燃燒性能最好,4/6和10/0時最差。 風冷式鍋爐中,摻混比例為4/6 時燃燒器出口平均溫度和最高 溫度達到最高,氧含量最低,為4.8%,因此燃燒性能最好,8/2 和10/0 時最差。 隨摻混比例增大,兩 類鍋爐燃燒器內的著火位置逐漸向前錐推移并在前錐最前端出現最高溫度;水冷式鍋爐著火位置偏 向前錐時對爐膛內燃燒性能下降的影響較大。 兩類鍋爐相比,風冷式鍋爐的各溫度參數明顯較高,氧 含量較低;水冷式鍋爐在最佳工況2/8時,除燃燒區域最高溫度外,各溫度參數均低于風冷式,氧含量 高1%,燃燒性能低于風冷式鍋爐;風冷式鍋爐處于最差工況8/2 時,溫度比水冷式鍋爐高300~700 K,氧含量是其1/2,故燃燒性能高于水冷式鍋爐;在相同摻混比例下,風冷式鍋爐燃燒性能明顯優于 水冷式鍋爐。 
  • 作者(Author):伍俊宇陳濤于潔孫路石
    關鍵詞(KeyWords):四角切圓鍋爐三次風布置NOx 排放燃盡率

    摘要:低氮燃燒改造是燃煤電廠降低氮氧化物排放最主要的策略之一。 空氣分級燃燒技術因其技 術成熟、成本低廉等優勢在燃用煙煤的鍋爐中得到廣泛應用。 然而,隨著煤/風比的進一步增加,NOx 降幅減小,未燃盡碳含量顯著變大。 與燃用煙煤的鍋爐相比,燃用低揮發分煤種鍋爐的低氮改造工作 更加困難和復雜。 四角切圓貧煤鍋爐的三次風會影響風煤混合、燃燒氣氛和溫度,這些都會對煤粉燃 燒過程和NOx 生成產生顯著影響,若僅采用空氣分級技術,并不能滿足NOx 排放標準。 因此,在低氮 燃燒改造方案設計過程中,需尋求最佳的三次風布置方案以實現低氮高效燃燒。 將一臺300MW四 角切圓貧煤燃燒鍋爐作為研究對象,采取CFD數值模擬方法,考察了三次風布置方式對鍋爐燃燒特 性的影響。 結果表明:當三次風布置在燃燒區下部時,下層一次風和三次風中的煤粉迅速著火燃燒, 溫度攀升,火焰中心上移;NOx 還原區變長,此時爐膛出口NOx 濃度最低,為405mg/Nm3;三次風的下 移導致爐膛主燃區中上部氧量較少,煤粉不充分燃燒,燃盡率降低。 當三次風布置在主燃區中部時, 由于三次風風溫較低,導致爐膛燃燒溫度下降,一定程度上抑制了熱力型NOx 的生成,爐膛出口NOx 排放量減少;三次風的噴入增加了主燃區過量空氣系數,有利于煤粉的充分燃燒,燃盡率提高。 當三 次風布置在主燃區上部時,隨著三次風位置的升高,三次風煤粉整體燃燒燃盡區域上移,折焰角附近 溫度依次升高;三次風位置的上移增加了NOx 還原區的長度,三次風噴口位置越高,爐膛出口NOx 濃 度越低;三次風上移導致三次風煤粉在爐膛的停留時間變短,造成燃燒不充分,飛灰含碳量增加,燃盡 率降低。 此外,對改造后飛灰及大渣含碳量,爐膛出口煙溫和NOx 濃度等參數進行現場測量,NOx 排 放濃度模擬值和測量值分別為445和448mg/Nm3,飛灰含碳量分別為1.92%和1.48%,數值模擬結 果與現場測量結果吻合較好。
  • 作者(Author):王芳杰唐玉林夏國富崔龍鵬王樹青王大川
    關鍵詞(KeyWords):SE-東方爐配煤Factsage熔融溫度煤灰黏溫特性

    摘要:煤灰熔融特性是影響液態排渣氣化爐運行穩定性的重要因素,高熔點煤會造成氣化爐排渣困 難,從而導致氣化爐非計劃停工。 為了將高灰熔融溫度的朱集西煤應用于液態排渣的SE-東方爐,利 用熱力學軟件Factsage,研究朱集西煤、神華煤、門克慶煤及朱集西-神華配煤、朱集西-門克慶配煤的 煤灰熔融特性,包括全液相溫度、灰渣礦物組成及煤灰黏度的變化規律。 朱集西-門克慶配煤和朱集 西-神華配煤的完全熔化溫度分別為1390℃和1400℃,配煤灰熔融溫度并不是單純2種煤的灰熔 融溫度加和;800℃時2種配煤中堇青石和鈣長石含量較高,900℃時朱集西-神華配煤灰中出現少 量尖晶石;朱集西-神華配煤在黏度為25Pa·s時的溫度為1400℃。 結果表明,朱集西-門克慶配 煤可滿足SE-東方爐入爐煤的煤灰流動溫度要求,但其在SE-東方爐正常操作溫度下灰渣黏度較大, 無法順利排出;朱集西-神華配煤在有效降低灰熔融溫度的同時,改善了灰渣的黏溫特性,與主體煤 朱集西煤相比,灰渣黏度為25Pa·s時的溫度降低100℃,渣型由“塑性渣”變為“玻璃渣”,適用于 SE-東方爐。 朱集西-神華配煤中熔融溫度低的堇青石和鈣長石含量較高,鈣長石和尖晶石形成低溫 共熔體,是配煤灰熔融溫度低的主要原因。 
  • 作者(Author):張凝凝邵徇
    關鍵詞(KeyWords):氣流床氣化煤質適應性山西煤大同煤田沁水煤田

    摘要:與氣化爐匹配的煤質條件會保證氣化爐的平穩運行,提高氣化爐的氣化效率。 為提高干粉氣 流床氣化爐的氣化效率,本文結合干粉氣流床氣化用煤的技術要求及煤炭質量分級等相關標準,對山 西大同煤田的弱黏煤和沁水煤田的貧煤、無煙煤的煤質特征進行分析評價,開展山西煤用于干粉氣流 床氣化的煤質適應性研究。 結果表明:山西地區煤種豐富,其中可氣化用煤主要分布在大同煤田和沁 水煤田。 地處大同煤田的虎龍溝煤、小峪煤和地處沁水煤田的潤東煤的灰分較高,干基灰分分別為 31.81%、35.59%和42.17%;煤氣化時煤中硫主要以H2S形式存在于煤氣中,小部分殘存于灰渣中, 含硫化合物會腐蝕煤氣運輸管道,大同煤田金莊煤的全硫含量較高,干基全硫高達2.10%;從煤炭有 害元素含量分級來看,山西氣化用煤的氟、氯、砷、汞和磷含量普遍較低,但潤東煤的氟含量較高,干基 氟含量高達235μg/g,煤炭氣化過程中,高溫下煤中氟分解為HF及少量SiF4、CF4 等進入煤氣中,因 此有必要在氣化前通過分選達到降灰、降硫和降氟的目的。 山西氣化用煤大多為中高灰熔融性溫度 煤,潤東煤ST為1340℃,其余煤的ST、FT均大于1500℃。 煤灰黏溫特性試驗結果表明,灰黏度為 25Pa·s時,虎龍溝煤灰對應的溫度為1445℃,小峪煤、同忻煤和塔山煤灰對應溫度分別為1630、 1645和1605℃。 從灰渣形態看,虎龍溝煤的灰渣形態為玻璃渣,小峪煤、同忻煤和塔山煤的灰渣形 態為結晶渣,用于氣流床氣化時可能導致溫度操作區間范圍窄,因此建議采用通過添加助熔劑、配煤 或分選手段達到改善熔渣渣型的目的。 
  • 作者(Author):鐘金龍毛學鋒朱肖曼
    關鍵詞(KeyWords):渣油加氫轉化結焦脫氫反應表征

    摘要:渣油加氫過程中易發生結焦現象,生成的結焦物可能會導致裝置堵塞、催化劑失活、產物收率 降低等。 為了防止結焦現象的發生,需揭示結焦物的基本特性,以便為渣油加氫工藝設計、煤油共煉 工藝設計、催化劑設計和工業生產提供參考。 采用間歇式高壓釜裝置,模擬工業裝置渣油加氫裂化條 件,獲取渣油加氫裂化的結焦物。 采用紅外光譜分析(IR)、核磁共振分析(NMR)、熱重分析(TG)、X 射線衍射分析(XRD)、掃描電鏡-能譜儀分析(SEM-EDS)、元素分析等對渣油加氫過程中的結焦物 進行分析和表征。 結果表明,常壓渣油在450℃加氫裂解時,出現結焦現象,氫耗率為2.19%,氣產 率為8.90%,結焦物產率達6.95%;結焦物的H/C原子比為0.66,結焦過程發生劇烈的脫氫反應。 渣油的芳香環縮合度為0.6994,芳碳率為0.3956;結焦物的芳香環縮合度為0.4005,芳碳率為 0.7695。 結焦物中含有大量的芳香環結構,在187℃和584℃失重最為劇烈;結焦物的主要成分是 C,還含有少量O、Na、Cl、Ca、V等元素;結焦物呈球狀和不規則塊狀,尺寸為30~50nm,部分結焦物 堆積后呈多孔狀,孔徑為500~1000nm。
  • 作者(Author):趙鵬
    關鍵詞(KeyWords):低階煤加氫液化初級油反應溫度反應壓力停留時間

    摘要:為實現新疆東疆煤的清潔高效利用,對新疆東疆褐煤進行煤質與組成分析,以新疆東疆褐煤 與加氫溶劑為原料,在500mL攪拌式高壓釜中進行加氫液化的過程調控試驗,考察了反應溫度、反應 壓力和停留時間對氫耗率、氣產率、轉化率、油產率、瀝青質產率的影響規律,探究了不同工藝參數對 液化性能及各類產物分布的內在作用機制,進行了0.01t/d連續試驗的驗證,并深入解析了液化初級 油品的結構組成特征。 結果表明,新疆東疆褐煤液化活性組分高達90%,具有高揮發分和高H/C原 子比的煤質特征,在反應溫度430℃,反應壓力15MPa和60min的緩和反應條件下,煤的轉化率高 達94%,油產率57%,依然呈現出與傳統反應條件(反應溫度450℃,反應壓力17MPa,反應時間60 min)相當的反應性能和液化效果,是一種適宜直接加氫液化的優質原料,反應條件的緩和使反應器 溫控更加平穩,有利于降低大型液化設備的能耗。 過程調控表明,反應溫度升至430℃,有效促進了 煤和瀝青質向油和氣的轉化,導致轉化率和油產率增加;高氫壓有利于氫氣在液化體系中的溶解,有 利于穩定自由基碎片,增強了瀝青質中稠環芳烴加氫向小分子的轉化;30min新疆東疆褐煤已呈現出 良好的液化效果和反應性能,時間延長至90min,鐵系催化劑的活性相Fe7S8 在加氫液化反應過程中 逐漸轉變為Fe9S10,甚至是FeS等非活性態,催化能力明顯降低,引發了瀝青質的縮聚反應,導致瀝青 質產率升高,轉化率和油產率下降。 0.01t/d新疆東疆褐煤連續試驗獲得的直接加氫液化初級油保 留了煤的一些結構組成特征,具有高密度、高芳烴、高氮低硫的特點,<220℃餾分油20℃密度為 851.2kg/m3,220~350℃餾分油20℃密度為953.5kg/m-3,2 種餾分初級油的主要組成為單環芳 烴,均為60%左右,這是由多環芳烴易加氫生成單環芳烴,而單環芳烴加氫或開環反應較為困難所 致。 <220℃餾分油氮含量為2500×10-6,220~350℃餾分油氮含量為4800×10-6,均比各自的硫含 量高一個數量級。
  • 作者(Author):盛英張勝振梁文斌卓錦德魏建明
    關鍵詞(KeyWords):煤直接液化瀝青改性瀝青老化延度殘留針入度

    摘要:煤直接液化瀝青(DCLA)是煤直接液化過程的副產品,由約50%的瀝青類物質和約50%的固 體顆粒組成,以DCLA為基礎改性劑復合SBS高分子聚合物,制備了道路改性瀝青即DCLA-改性瀝 青。 瀝青組分對瀝青的各項性能有直接影響,并最終體現為改性瀝青路面使用性能的改變,因此,研 究改性瀝青老化后的性能更重要。 通過瀝青旋轉薄膜加熱試驗(簡稱RTFOT)模擬DCLA改性瀝青 老化試驗,并對DCLA-改性瀝青的老化特性進行研究,建立其微觀組分特性和宏觀性能的聯系。 通 過分析DCLA改性瀝青原料及改性瀝青老化前后的分子質量、紅外光譜(FTIR)、氧含量等,發現 DCLA-改性瀝青的老化不是單一反應,是活性物質氧化、輕質組分揮發、瀝青分子團聚、SBS分子斷裂 等多種反應的綜合結果,表現為DCLA改性瀝青平均分子質量由13865g/mol降到11983g/mol,氧 含量由0.9%升至1.3%,SK90的平均分子質量由1906g/mol團聚增長到2068g/mol,SBS發生斷 裂平均分子質量由41482g/mol降至20647g/mol。 DCLA-改性瀝青老化性能的變化由體系中瀝青 質和膠質的變化量決定。 瀝青質能提高改性瀝青的抗老化性,但同時會降低改性瀝青本身的延度。 為達到JTGF40—2017的I-D改性瀝青延度標準,即5℃的延度不小于20cm,則改性瀝青體系中瀝 青質含量不能超過12.9%,其殘留針入度比為72%。 膠質能改善改性瀝青的低溫延度,但膠質是一 個不穩定的物質,易被空氣氧化生成瀝青質,從而造成老化后殘留延度降低,這體現在紅外譜圖中出 現的羰基C O與亞砜基S O。 當體系中膠質含量為28%時老化后延度降低率達到70%。 控制 原料瀝青質含量并降低原料中膠質的反應活性是提高改性瀝青老化后性能的有效途徑。 
  • 作者(Author):葛曉東
    關鍵詞(KeyWords):Aspen Plus低溫甲醇洗靈敏度分析尾氣硫模擬

    摘要:煤氣化生產過程中,合成氣中混雜有H2S、CO2等酸性氣體,尤其是H2S會造成后續工序中催化劑中毒和環境污染。低溫甲醇洗是典型的依靠物理方法吸收酸性氣體的凈化工藝,對氣體吸收具有很好的選擇性。在低溫條件下甲醇對H2S等酸性氣體具有較大的溶解度,而對合成氣中的CO和H2溶解度較小。因此低溫甲醇洗技術被廣泛應用于合成氣的凈化。但實際生產過程中,由于合成氣組分含量差別或操作參數改變會使放空尾氣中硫含量出現波動,對穩定生產造成一定影響,亟需對其波動原因及調控方案開展深入研究。以企業生產運行數據為基礎,分析了原料煤和尾氣中硫含量變化關系,利用Aspen Plus模擬軟件對低溫甲醇洗工藝流程進行了建模和全流程模擬,通過比較模擬值與實際生產值,發現吻合程度較好,獲得了具有較高可靠性的模型。在模型可靠性研究的基礎上,對尾氣硫含量影響較大的2個工藝參數(即甲醇吸收塔中段甲醇回流率和CO2解析塔塔頂溫度)為優化對象,分析了甲醇吸收塔中段甲醇回流率、CO2解析塔塔頂溫度影響尾氣硫含量的主要原因,及其對其他物料流股的影響。通過靈敏度分析工具,探索了進料中H2S氣體含量超標時3個典型異常進料情況下控制尾氣硫含量的最佳操作條件。典型異常工況的優化條件為:1~3號異常工況進料中H2S體積分數分別為0.52%、0.42%、0.35%,甲醇回流率分別調整為58%、58%、59%,CO2解吸塔頂溫度調整為-57、-56、-55 ℃。
  • 作者(Author):曲洋
    關鍵詞(KeyWords):長焰煤熱碎半焦成型干燥中試

    摘要:低階煤熱解后易碎裂及粉化,導致大量熱碎半焦的生成,其運輸半徑短、易形成揚塵并伴有自燃,熱碎焦難利用已成為制約熱解技術發展的瓶頸之一。對熱碎半焦進行成型充分利用熱碎焦的天然梯級粒度分布,解決了產品輸配難的問題,同時作為潔凈煤產品可廣泛應用于目前農村地區的散煤替代,是最經濟有效的解決途徑。以長焰煤熱碎半焦為對象,定量研究了長焰煤熱碎半焦的成型-干燥特性。選擇水溶性黏結劑腐植酸鈉和具有較好熱態強度及穩定性的無機黏結劑膨潤土作為復合黏結劑,通過成型壓力機測試了不同黏結劑配方下的型煤冷壓強度,采用鼓風干燥法明確了最優干燥制度,最后進行了50 kg成型中試驗證。結果表明:腐植酸鈉與膨潤土復配的黏結劑成型效果優于單種配方,最佳成型配比為腐植酸鈉6%、膨潤土5%,相應的成型水分為28%、成型壓力為20 MPa、粒度上限3 mm的煤粉中低于1 mm比例為65%;型煤采用3個溫度區間的干燥制度,避免了干燥溫度躍升過快造成的型煤內外變形速率大和裂紋多、機械強度降低等問題,最優干燥制度條件為:起始溫度60 ℃下05 h、過渡溫度100 ℃下1 h、最終溫度130 ℃下15 h。采用最佳的成型和干燥條件進行中試驗證,獲得的熱碎半焦型煤揮發分為1055%(≤12%),發熱量為2897 MJ/kg(≥24 MJ/kg),硫分為033%(≤05%),冷壓強度為459 N(≥400 N),灰分為1169%(≤25%),各項指標均優于GB 34170—2017《商品煤質量 民用型煤》和DB 11/097—2014《低硫煤及制品》,論證了該工藝方法的可行性。
  • 作者(Author):喬婧殷海龍孫顯鋒李正張生軍
    關鍵詞(KeyWords):煤焦油電脫鹽脫水破乳

    摘要:煤焦油中含有的水、無機鹽、金屬和固體雜質會對后續加工裝置產生不利影響,也會降低二次加工原料和后續產品的品質。因此,在煤焦油加工過程中,需先對煤焦油進行預處理。與其他預處理技術相比,煤焦油電脫鹽脫水技術具有對原料適應性寬、處理過程中不易發生縮合生焦、脫鹽脫水效果好等優點,具有廣闊的發展空間。筆者簡述了煤焦油電脫鹽脫水技術原理,綜述了煤焦油電脫鹽脫水技術在破乳方面的研究熱點,包括煤焦油破乳機理、破乳動力學以及破乳劑用量、破乳劑種類等因素對破乳效率的影響,探討了針對煤焦油特性改進的電脫鹽脫水技術和目前工業應用上存在的問題及解決對策。最后,提出開發新型破乳劑、進行破乳劑的復配和組合多種脫鹽脫水技術是未來主要的研究和發展方向。
  • 作者(Author):羅峻劉國軍
    關鍵詞(KeyWords): 煙氣脫硝尿素普通水解尿素催化水解尿素熱解尿素直噴液氨煙氣熱解

    摘要:燃煤和燃氣電站的煙氣必須進行脫硝處理,脫硝還原劑為液氨和尿素。由于液氨受到安全、地域等因素的限制,已被列為重大危險源,國內機組面臨大量液氨的改造問題,尿素分解制氨技術代替液氨技術成為發展趨勢。尿素直噴技術對溫度要求嚴格,會造成尿素利用率極低,有時甚至不足50%,運行成本增加;尿素熱解技術高溫運行,能耗極高,引進氣氣換熱技術后,熱解爐尾端堵塞造成機組強制停爐、尿素利用率不高等問題仍無法解決;尿素普通水解技術能耗低,尿素利用率提高,但反應速度慢、響應時間長,無法滿足機組快速變負荷中的供氨需求,制約了機組的靈活性運行和深度調峰,通過增大反應器體積以增加氨氣緩存量、提高反應溫度和反應速度,可基本滿足現場需要,但增加了反應器尺寸,升溫易使腐蝕加劇,進一步降低了尿素利用率。尿素直噴技術、尿素熱解制氨技術、尿素普通水解技術均存在一定的缺點,新研發的低能耗尿素催化水解制氨技術大幅提高了反應速度,降低了運行溫度,進而降低腐蝕,尿素利用率可達99%以上,減小體積和能耗,降低了運行成本,目前已應用于國內主要發電集團。
  • 作者(Author):王巖白效言袁殷
    關鍵詞(KeyWords):中低溫熱解煤氣余熱分級冷凝相變換熱

    摘要:高溫含焦油熱解煤氣攜帶大量顯熱與潛熱,該部分熱量高效回收利用對于整個工藝系統能效 提升至關重要。 為促進中低溫熱解過程余熱資源高效回收利用,分析了激冷工藝、廢熱鍋爐余熱利用 等中低溫熱解煤氣冷卻與余熱利用方式的主要技術特點及不足;闡述了初冷器上段余熱回收、循環氨 水余熱回收、上升管余熱回收等高溫熱解煤氣熱量利用技術現狀與特點。 分析了含焦油高溫熱解煤 氣冷凝過程中焦油黏附問題、低溫低壓煤氣熱量捕捉與高效利用等中低溫熱解煤氣熱量回收利用過 程中的主要技術難點。 基于該技術難點及前期相變換熱技術研究積累,以含焦油熱解煤氣冷凝-傳 熱特性為科學基礎,提出了熱解煤氣分級冷凝與相變換熱相耦合的能量梯級回收利用一體化技術。 即以焦油蒸汽不同組分露點差異與析出特性為基礎,形成基于溫度梯度的熱解煤氣分級冷凝工藝技 術,逐級回收熱解煤氣所含熱量,并實現不同餾程焦油產物在線分質回收;同時耦合復合相變換熱技 術,換熱介質與熱解煤氣分級逆流換熱,針對性回收熱解煤氣顯熱及低品位熱解煤氣潛熱,實現含油 熱解煤氣分級冷凝與熱量梯級回收利用一體化,從而達到熱解系統熱效率與產品品質提升的雙重效 果。 以100萬t/a流化床熱解工藝為例,提出了中低溫熱解煤氣熱量回收技術路線并進行了熱量衡 算。 結果表明:該技術路線中低溫熱解煤氣熱量利用率可達到81.17%,初步顯示了其可行性。 高效 回收利用熱解過程中的余熱資源將是資源節約、環境友好熱解產業發展的主要方向和潛力所在。 

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