2019年第3期“中青年科学家”专刊

互推小编 2023-06-07

“中青年科学家”专刊长按识别二维码可查看HTML全文

CaO基材料储能辅助燃煤电站碳捕集研究进展

马张珂，吴水木，李英杰

摘要：化石燃料大规模燃烧产生的CO₂加剧了温室效应，钙循环技术不仅能实现低能耗碳捕集，也是热化学储能的重要方法之一。为应对全球气候变暖问题，可再生能源大规模开发与利用，太阳能具有大规模工业应用的广阔前景。然而，太阳辐射具有间歇性，热化学储能技术应运而生。笔者介绍了燃煤电站CaO储能辅助碳捕集系统以及太阳能热发电站基于钙循环的高温储能技术，分析了煅烧条件、材料颗粒粒径等因素对CaO基材料循环储能性能的影响，并介绍了提高CaO基材料储能活性和稳定性的多种方法：用机械掺混、化学燃烧合成等方式制备CaO/Al₂O₃、CaO/MgO、CaO/SiO₂多种复合储能材料。结果表明，燃煤电站CaO储能系统可提高发电效率、减少机组煤耗量、实现CO₂减排；CaO/CaCO₃高温热化学系统储能密度高达3.2 GJ/m³，储能循环稳定性高，能够实现能量长期无热损储存；惰性载体(Al₂O₃、MgO、SiO₂)的加入可以提高CaO储热循环活性和稳定性。基于CaO基材料碳酸化/煅烧反应(钙循环)的高温热化学储能具有巨大应用前景。此外，分析了当前CaO基材料储能存在的问题以及研究难点，并对储能研究方向进行展望。目前CaO基材料储能循环活性降低，高效储能装置距离实际应用还有一定差距。CaO基储能材料制备应向高储能密度、高循环活性方向发展，整体发电效率提高是储能系统优化的关键。

煤焦燃烧过程中细模态颗粒物的生成机理及研究进展

刘思琪，牛艳青，温丽萍，等

摘要：实现燃煤颗粒物(PM)污染排放控制必须深入了解颗粒物排放规律及生成机理。煤粉燃烧过程中产生飞灰颗粒粒径分布为粗模态，细模态和超细模态3种。与粗模态PM相比，细模态PM占比较大，其小粒径与富集性特点影响人体健康及大气环境。同时，相对于形成过程与机理相对成熟的超细模态PM，细模态PM形成机理及研究进展尚缺乏系统总结，抑制细模态PM排放存在困难。笔者分析了细模态PM的形成机理(焦炭颗粒的破碎、矿物质熔融聚合、外在矿物质破碎、表面灰粒的脱落)及主要影响因素，探讨了模拟研究进展并指出未来研究重点。煤灰PM粒径分布主要是焦炭颗粒破碎与矿物质聚合行为这2个因素相互竞争的结果。破碎行为使得细模态PM数量增多粒径减小，而矿物质聚合使得PM数量减小，有利于粗模态PM形成。影响PM形成的主要因素有孔隙结构、燃烧模式与焦炭粒径。孔隙率较高的煤胞型焦炭相较于其他结构焦炭更易发生破碎，产生更多细模态PM。增加温度与氧含量，降低粒径均有助于PM生成，但较高温度下灰粒的聚合可能导致粒径分布倾向于粗模态PM。破碎行为对焦炭燃烧特性模拟大致分为群体平衡模型和逾渗模型2类。基于细模态PM形成机理与影响因素，认为逾渗模型考虑了焦炭本身孔隙结构，更适于模拟焦炭破碎行为。本征动力学燃烧模型与逾渗模型的结合是准确预测灰颗粒粒径分布的关键，是下一步的研究重点。

化学链燃烧中铁基载氧体研究进展

魏泽华，刘道诚，荆洁颖，等

摘要：化学链燃烧是我国应对气候变化的重要技术之一。载氧体作为氧和热的载体，是实现化学链燃烧的关键因素。近年来，寻找廉价载氧体成为研究者们关注的问题。铁基载氧体由于具有价廉、资源丰富、环境友好、机械性能好等优点受到了广泛关注，但其反应活性相对较差，如何提高其反应活性是其大规模应用的关键。笔者详细论述了化学链燃烧中铁基载氧体活性改进的研究进展，针对如何提高铁基载氧体的反应性能，从铁基载氧体制备方法的优化、组分掺杂、结构调控等3方面进行了阐述。指出，对于载氧体制备方法，应综合载氧体反应性能、制备周期和成本等因素，对其进一步选择或改进。对于载氧体组分，惰性载体的添加、制备成复合载氧体以及碱金属掺杂均可在一定程度上提高载氧体的反应性能，但采用单一措施均存在一定的问题，如活性组分与惰性载体的相互反应、复合载氧体的烧结以及碱金属的流失等，因而需要进一步研究各种因素间的相互作用。对于不同结构的载氧体，虽具有良好的结构稳定性或热稳定性，但也存在各自的缺点，如钙钛矿结构储氧能力较低，氧释放能力较低；在长时间的循环过程中，尖晶石结构的载氧体产生晶相分离和颗粒烧结而失活的现象；为了保持壳核结构的载氧体在循环过程中的稳定性及反应活性，对壳材料需要进一步选择及优化。基于目前研究现状，笔者指出铁基载氧体反应性能的进一步提高需综合考虑各方面因素并深入探究各因素之间的相互作用。

细粒煤干法深度筛分技术进展及研究方向

赵环帅

摘要：细粒煤干法深度筛分技术在煤炭工业中具有重要作用，已成为当今国内外筛分领域研究热点与难点。目前细粒煤干法筛分粒度界限主要为6和3 mm，尤其对于3 mm动力煤不经分选可直接用于火力发电。因此，实现6或3 mm细粒煤干法深度筛分，不仅能提高粉煤的利用率，也可节约大量分选成本。笔者论述了目前国内外细粒煤干法深度筛分相关理论研究成果，着重阐述了国内外典型细粒煤干法深度筛分设备结构及性能特点，并深入探讨了今后细粒煤干法深度筛分技术的研究方向。目前国外细粒煤干法深度筛分相关理论研究成果主要为概率筛分原理、等厚筛分理论、电磁激振理论，弛张筛分理论、强化筛分理论。论述了黏附细粒物料深度筛分模型，潮湿细粒物料的黏结力计算公式及减少黏结力方法，降低潮湿细粒物料堵孔方法以及双质体共振与网振筛分技术等。国内研究主要为实用概率筛分模型，潮湿细粒物料在筛面上积聚原因和黏附机理及黏附力、黏附厚度的影响因素，克服潮湿细粒原煤深度筛分堵孔、黏孔现象的设计方案，采用筛板振动、筛箱不振动的形式实现难筛物料的筛分，弹性筛面克服堵孔的机理及与刚性筛面筛分效果对比，细粒煤粒度分布模型分布特性研究等。在筛分技术和设备开发上不断创新，目前已开发出的概率筛、等厚筛、博后筛、高幅筛、节肢筛、琴弦筛、弛张筛、抛射筛、谐振式泰勒振动筛、双质体振动筛、电磁高频细筛等细粒煤干法深度筛分设备结构与性能特点各异，且适应于不同用途。基于目前细粒煤干法深度筛分技术发展现状，建议未来应加强筛分理论、关键技术、筛机结构优化、振动参数优化配置、筛板相关技术及多样化等方面研究。

基于响应面法优化SDBS对低阶煤泥浮选的促进作用

马椽栋，刘嘉友，张庆建，等

摘要：针对低阶煤表面含氧官能团多，传统浮选药剂分选效果较差的难题，采用阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为浮选促进剂开展了低阶煤浮选试验研究。通过单因素条件试验，确定适宜的柴油和SDBS用量分别为6～9 kg/t和800～1 500 g/t，仲辛醇与柴油用量比为1∶10～1∶5。在此基础上，采用响应面法对柴油、仲辛醇和SDBS的用量进行优化，优化试验结果表明，柴油、仲辛醇、SDBS之间存在交互作用，其主效应关系为：SDBS >柴油 >仲辛醇，并获得了以浮选完善度为响应值的二阶回归方程，确定了柴油、仲辛醇、SDBS的最佳用量分别为8.57 kg/t、1.28 kg/t、1 307 g/t，此时浮选完善度的理论值为24.16%，在最优药剂用量条件下开展了浮选验证试验，获得的浮选完善度为23.98%，与响应面法得到的理论值基本相符，表明采用响应面法优化药剂制度准确可行。XPS宽程扫描检测结果表明，低阶煤表面的氧碳比为1.40%，吸附SDBS、柴油和柴油+SDBS后，氧碳比分别降至1.26%、1.12%和1.01%；XPS C1s分析结果表明，低阶煤表面的C—C/C—H基团含量为66.47%，吸附SDBS、柴油和柴油+SDBS后，分别提高到72.60%、75.13%和77.12%；吸附前后，低阶煤表面含氧官能团含量均明显降低，C—O基团含量由吸附前的16.59%分别降低至15.71%、14.66%和12.71%，C—O基团由10.09%分别降低至7.70%、4.23%和5.64%，O—C—O基团由6.85%分别降低至3.99%、5.98%和4.54%。XPS检测结果表明，将柴油和SDBS复配使用，作用效果优于单独使用柴油和SDBS。SDBS作为促进剂时，低阶煤表面C—C/C—H基团含量的增加以及含氧官能团含量的降低，表明SDBS与低阶煤表面发生了以氢键吸附为主的物理吸附，实现了对低阶煤表面含氧官能团的有效覆盖，同时，SDBS中的C—C/C—H基团暴露在低阶煤表面，增强了低阶煤表面的疏水性，有利于改善低阶煤泥的可浮性。

刚柔耦合弹性筛分机理与动力煤3 mm分级试验

潘淼，段晨龙，石巍，等

摘要：动力煤广泛应用于电力、冶金，建材以及化工等领域，筛分是动力煤加工利用的关键环节。随着采煤机械化的发展，其细粒含量逐渐增加，当物料水分较高时易造成颗粒团聚，筛分作业难以进行，因此开展黏湿动力煤高效干法深度筛分至关重要。传统干法筛分过程多为6 mm分级、甚至13 mm以上分级，原煤入选比例低，造成资源浪费和环境污染等问题，降低其分级下限是目前亟待解决的技术难题。传统筛面为刚性筛面和弹性筛面，前者容易造成物料卡堵，后者在筛分过程中筛面局部易发热老化，大大降低筛分效率和筛机处理能力。为提高黏湿动力煤3 mm干法高效筛分效果，笔者提出了刚柔耦合弹性筛分方法。采用振动测试手段研究了刚柔耦合弹性筛面运动学特性，阐明了筛面的运动行为与弹性区域形变规律，揭示了刚柔耦合弹性筛分机理。采用多因素逐项试验方法，探究了处理能力与外水含量对动力煤3 mm刚柔耦合弹性筛分过程的影响规律与机制。结果表明：弹性区域较刚性区域位移幅值增加87.69%，加速度幅值增加98.08%；随处理能力的增加，综合分离指数呈先升高后降低的趋势，处理能力为2.00 kg/s、物料外水含量为6.13%时，综合分离指数在89.00%以上；外水含量的增加导致综合分离指数降低，外水含量升至11.01%时，综合分离指数达78.92%，表明刚柔耦合弹性筛面可实现黏湿动力煤3 mm的干法高效筛分。

微波协同化学助剂强化脱除煤中硫

周丙义，周涛，李洋，等

摘要：硫是煤中主要有害元素，煤炭利用过程中硫的排放是酸雨的重要成因，脱硫是煤炭洁净利用的研究热点之一。微波具有促进反应发生、加快反应速率的作用，微波协同化学助剂脱硫是煤炭脱硫的重要手段。本文通过微波辐照结合3种化学助剂研究煤中硫的脱除效果，利用正交试验考察微波辐照时间、化学助剂种类和煤种对脱硫效果的影响。结果表明，煤种对微波协同不同助剂的脱硫效率影响较大，所选3种煤样的最佳辐照时间各不相同；硝酸与微波联合的脱硫效果最好，其中贵州(GZ)煤在微波协同硝酸作用下，全硫脱除率可达71.2%。形态硫测试分析表明煤样经脱硫后无机硫脱除效率较高，最高可达90.5%，有机硫脱除效率在20%～40%。XRD谱图分析显示微波协同化学助剂脱硫后，煤中主要矿物和煤质结构没有明显变化，微波在脱除煤中硫分的同时可保持煤炭基质稳定。XPS谱图分析表明，煤样硫醚(醇)类有机硫脱除效果较好，脱除率可达49.4%，亚砜类略低，脱除率为23%～28%，噻吩类有机硫脱除效果最差，脱除率在10%～20%。

白石湖煤不同密度级组分热解特性

朱川，武琳琳

摘要：高碱煤直接燃烧/气化过程呈现严重的沾污和结渣等问题限制了新疆地区高碱煤大规模利用。煤热解分质利用技术不具备发生沾污和结渣的高温与氧化气氛，应用前景广阔。如何提高热解油气的收率和品质是高碱煤分质利用研究的重要方向，通过分选可实现高油产率组分富集的同时降低钠钙等碱和碱土金属的不利影响。笔者利用有机重液对富镜质组白石湖煤进行浮沉-离心分离，采用傅里叶红外光谱对不同密度级组分表面官能团进行表征，利用热重分析仪和格金低温干馏试验装置研究了热解特征参数和动力学参数变化规律和热解产物分布规律。结果表明，白石湖煤不同密度级组分氢含量与H/C原子比均先降低后增加，氧含量和O/C原子比逐渐增加。—OH官能团主要为羧酸官能团和酚羟基，在中密度级相对富集。随密度级增加，最大质量变化速率和失重率均逐渐降低，活化能和指前因子均呈先降低后升高趋势；焦油产率先降低后升高：BS<1.3焦油产率高达25.25%，BS>1.6焦油产率与BS1.3-1.4相当，约为15%。黏土矿物结晶水析出导致BS>1.6具有最高的水产率。

新疆高碱煤四喷嘴气化炉结渣特性研究

吾买尔江·卡瓦，林雄超，杨远平，等

摘要：针对新疆高碱煤为气化原料造成气化炉堵渣的问题，以四喷嘴气化炉实际运行过程中产生的渣块为研究对象，采用扫描电子显微镜结合X射线电子能谱(SEM-EDX)、X射线荧光光谱(XRF)和灰熔点测试仪等分析了灰渣物化及矿物学特性。对新疆北山煤和牧场煤以及2种煤的混煤进行气化试验，考察了煤中矿物质高温演变行为规律。结果表明，新疆煤中矿物质具有不均一性，在高温热转化过程中，矿物质相互作用发生一系列复杂的物理化学反应，导致形成的矿物质灰渣具有多样性。采用新疆煤为气化原料时，大量灰渣在气化炉渣口处积累，形成了层状灰渣，主要由Na、Ca、Mg和Fe的硅酸盐或硅铝酸盐共熔物和Na-Al-Si-O构成。新疆煤气化后不同形态灰渣中Na含量差别较大，Na含量差异导致矿物质灰渣的黏温特性及固化温度不同。通过热力学模拟发现，Na-Si-O体系中其初始液相形成温度仅为800 ℃左右，随着Na2O含量升高，其初始液相形成温度基本保持不变；混入一定量Al2Si2O7后，其液相初始形成温度迅速升高至1 050 ℃左右。矿物质高温下发生熔融形成组分复杂的共熔物，随温度降低液态灰渣中具有高熔点的矿物质体系将结晶形成晶核，晶核迅速生长形成结晶颗粒而析出。在高温热转化过程,煤中活性Na可与石英黏土类矿物质发生反应生成低熔点的NaAlSiO4；而Ca、Mg和Fe等与酸性矿物质反应生成具有高熔点的硅铝酸盐矿物质，在降温过程中首先从熔渣中析出，导致堵渣的发生。通过选取或调配煤种的熔渣黏温特性和灰熔融温度与气化运行参数一致可预防煤灰结渣发生。

新型煤基微晶炭的制备及电容特性研究

鲍倜傲，

王振帅，马爱玲，等

摘要：超级电容器具有广泛的应用领域，但由于传统活性炭在能量密度和导电性方面不能充分满足社会对超级电容器的需求，严重限制了其在大型储能装置中的应用。因此，研发具有更高储能性能的材料具有重要意义。本文以资源丰富的太西无烟煤为前驱体，采用预炭化-KOH活化联合工艺制备新型煤基微晶炭，并将其用作超级电容器电极材料。利用X射线衍射(XRD)、低温N2吸附等手段表征煤基微晶炭的微晶结构及孔结构参数，并利用恒流充放电，循环伏安，交流阻抗等探究对应电极材料的电化学性能。结果表明，煤基微晶炭含有大量较为完整的类石墨微晶结构，且随着碱炭比用量的增加，类石墨微晶结构被逐步破坏，其层间距d002由0.391 5 nm逐渐增至0.405 9 nm。在碱炭比4∶1、活化温度800 ℃、活化时间为2 h的条件下，可制备出比表面积为928 m2/g、总孔容为0.527 cm3/g、中孔率为26.46%的微晶炭。将该煤基微晶炭用作电极材料在以1 mol/L (C2H5)4NBF4/PC为电解液的超级电容器中，表现出优异的电化学性能：50 mA/g的电流密度下比电容为94.8 F/g，能量密度可达40.3 Wh/kg，在500 mA/g电流密度下1 000次循环后比电容保持率为87.3%，具有良好的循环稳定性，并且在阻抗曲线中体现出更小的离子扩散阻力和内部阻抗。首次充电过程中充电曲线发生折转，发生了“电活化”现象。这时，微晶炭片层周围的电解液离子和溶剂分子进行插层作用，利用片层空间充分储存电子以提高能量密度。煤基微晶炭的电容特性主要由插层电容和双电层电容2部分组成，其中“电活化”现象所造成的插层电容是决定微晶炭较高能量密度的主要原因。新型煤基微晶炭优异的电化学性能与其微晶结构和丰富的孔隙结构密切相关。

空气分级技术对焙烧炉内煤气燃烧NO_x生成的影响

杨协和，蔡润夏，张扬，等

摘要：煤气化后的煤气常用于氢氧化铝焙烧过程。煤气中一般含有一定量的氨气，造成焙烧过程的氮氧化物生成量较高。针对一种燃用煤气的氢氧化铝气态悬浮焙烧炉，采用空气分级的方案，开展了煤气低氮燃烧过程的研究，探究空气分级技术对焙烧炉内煤气燃烧氮氧化物生成的影响规律，从而指导实际焙烧炉内的燃烧组织设计及优化。利用BarracudaTM气固两相流动计算软件，分析了一台3 000 t/h的氧化铝焙烧炉的炉内气固流动及燃烧过程。结果表明，悬浮焙烧炉炉膛底部存在明显的高温区，局部高温负荷点较集中，最高温度达1 700 K。随着炉膛高度的增加，炉膛温度逐渐降低。同时由于气流回流的作用，炉膛内部在炉膛底部以及上部气流转向处存在明显的颗粒堆积造成的颗粒高浓度区域。基于气固流动计算得到炉内的温度场，耦合详细化学反应机理来考虑详细的化学反应过程，利用Chemkin Pro软件建立了反应器网络，通过数值计算探究空气分级技术对含氨煤气在焙烧炉内燃烧过程中NOx生成的影响。结果表明，燃用煤气的焙烧炉内生成的氮氧化物主要为燃料型氮氧化物。空气分级为20%时，空气分级对煤气燃烧氮氧化物生成的抑制效果有限。当空气比例为40%时，主燃烧区呈还原性气氛，焙烧炉内煤气燃烧生成NOx减排率达70.3%。

深度空气分级下混煤未燃尽碳与NO_x协同优化数值模拟

颜祝明，马仑，叶骥，等

摘要：为探究掺混方式及配风方式对混煤燃尽率和NOx排放量的影响,以一台660 MW四角切圆锅炉为研究对象，开展混煤燃烧过程未燃尽碳和NOx排放的协同优化数值研究。结果表明，在深度空气分级条件下，未燃尽碳主要受停留时间、掺混方式、配风方式等因素共同影响;合理搭配掺混方式和配风方案可降低混煤未燃尽碳水平和炉内NOx总生成量，达到两者的协同优化。与炉外掺混相比，炉内掺混更加灵活，可通过优化低挥发分煤的燃尽程度来改善混煤整体的未燃尽碳水平。在炉内掺混方式下，均等配风将低挥发分煤置于上部燃烧器或正宝塔配风将低挥发分煤置于下部燃烧器，均有利于低挥发分煤的燃尽；而将高挥发分煤置于上部燃烧器更有利于NOx减排。综合考虑混煤未燃尽碳和NOx排放特性，将高挥发分煤置于上部燃烧器且采用正宝塔配风可为下部低挥发分煤的燃烧提供相对充足的氧量，提高低挥发粉煤的燃尽率，降低混煤未燃尽碳水平；上部高挥发分煤析出的挥发分中含有大量含氮中间产物HCN，可将已生成的NOx还原，有利于降低炉内混煤NOx生成量。

大型燃煤锅炉内辐射熵产及辐射㶲试验研究

李智，张仲侬，娄春

摘要：为了研究燃煤炉膛内辐射传热效率，达到节约能源，降低污染物排放的目的，提出一种大型炉膛内辐射熵产及辐射㶲的试验测量方法，并应用于一台200 MW发电机组的670 t/h燃煤锅炉上。通过在锅炉上安装CCD相机获取炉内辐射图像，基于辐射反问题求解方法重建炉膛底部、燃烧器区域及炉膛出口3个截面的炉内温度分布及辐射特性，进而获得炉内煤粉燃烧介质和水冷壁的辐射熵产、辐射熵产数及辐射㶲，并分析了炉内温度分布的均匀性及壁面辐射热流对燃煤锅炉内辐射熵产和辐射㶲的影响。结果表明，随着燃煤锅炉内温度分布均方差增大，煤粉燃烧介质吸收、发射及散射过程的不可逆性增大，辐射传热效率越低，燃烧介质产生的辐射熵产从419 W/K增至629 W/K，辐射熵产数从0.048增至0.067；随着水冷壁面热流增大，水冷壁面辐射传热过程的不可逆性增大，辐射传热效率降低，水冷壁产生的辐射熵产从1.566 kW/K增至4.575 kW/K，辐射熵产数从0.258增大至0.346；在燃煤锅炉的燃烧器区域，由于燃烧温度相对最高，其辐射换热过程相对最剧烈，有用功相对最多，因而辐射㶲相对最大；而对于温度相对最低的炉膛出口区域，其辐射换热过程相对最弱，有用功相对最少，因而辐射㶲相对最小。由此可见，对于实际炉膛而言，提高炉膛内温度场的均匀性，尤其是提高炉膛燃烧器区域内温度场的均匀性，对于提高燃煤炉膛辐射传热效率具有重要的意义。

循环流化床返料阀结构对循环流率动态响应特性的影响

刘贤东，张扬，杨海瑞，等

摘要：循环流化床锅炉燃烧技术是一种洁净煤燃烧技术，其应对负荷变化的灵活性未来会得到更多的关注。但目前对于负荷变化的研究集中于调峰策略优化，缺乏提升CFB本身变负荷速率的影响因素研究。在CFB锅炉负荷变化时，循环流率也随之变化，并达到新的平衡态，而返料阀的结构是循环流率的重要影响因素。因此，为了研究CFB锅炉变负荷响应速率的影响因素，基于CPFD方法对某75 t/h循环流化床锅炉立管及返料阀内在循环流率变化时的流动行为进行模拟，研究不同返料阀结构对循环流率变化的响应速度。结果表明，在立管远离回料阀侧及回料阀水平横段底部存在一定的流动死区，返料阀及立管内物料仅在较小的区域内有较大的移动速度。当循环流率增加时，较小的颗粒移动区域限制了其达到更大流量平衡的时间，减弱了系统变负荷的响应速率。在松动风、流化风分别为0.14和0.30 m/s，循环流率从50 kg/(m2·s)提升到60 kg/(m2·s)时，随着水平横段长度的增加，系统响应时间先急剧减小后缓慢上升；返料阀水平横段长度与立管直径之比为3.5时，最短响应时间为67 s。保持流化风量不变并改变松动风大小，系统响应时间随松动风量的增加而减小，但不同返料阀结构下系统响应时间的规律相似。返料阀对循环流率变化的响应速度与返料阀内的流动死区大小密切相关。

超低排放燃煤电站湿法脱硫和湿式电除尘器中硒含量分布及形态演变

余学海，张翼，常林，等

摘要：煤中硒在燃烧后释放到气相中，并吸附于气相中的细颗粒物上，可被燃煤电厂中的湿法脱硫系统(WFGD)和湿式电除尘(WESP)系统捕获，明确Se在湿法脱硫系统及湿式电除尘系统中的迁移规律和形态分布情况至关重要。基于氢化物发生-原子荧光光谱(HG-AFS)方法研究了湿法脱硫系统及湿式电除尘系统中关键位置处的硒含量分布和形态演变规律。研究发现，燃煤烟气中的硒可被湿法脱硫系统脱除，捕获后的硒在脱硫塔内固相和液相中的含量分别为1.07 μg/g和0.123 mg/L，在强制氧化作用下，超过80%的四价硒被氧化为六价硒。浆液经旋流分离器分离后，大部分硒转移到废水处理中。常规废水处理过程只对四价硒具有较高的脱除效率，但废水中六价硒占比超过77%，使传统三联箱废水处理工艺无法实现硒的高效脱除，造成现有燃煤电站废水中硒难以脱除。湿式电除尘系统冲灰水固相中硒富集明显，含量达13.9 μg/g。液相中硒含量为0.001 6 mg/L，其中四价硒和六价硒占比分别为34.35%和65.65%。加装湿式电除尘可将难以脱除的气相硒转移到固相灰中，实现燃煤烟气中气相硒的深度脱除，估算机组全年湿式电除尘可脱除烟气中颗粒态硒2.9 kg。

220 t/h煤粉锅炉臭氧氧化NO_x超低排放试验研究

张利波，刘佩希，张椰，等

摘要：近年来，国家对于环境保护的要求愈发严苛，煤电行业节能减排任务愈加艰巨，燃煤电厂的超低排放改造工作迫在眉睫。笔者针对3台220 t/h煤粉锅炉NOx进行臭氧脱硝改造和脱硝试验研究，采用烟气分析仪及电厂在线检测系统，探究了O3/NO摩尔比及NOx初始浓度等对脱硝效果的影响。试验结果表明，活性分子臭氧脱硝技术对该煤粉炉锅炉具有较好的脱硝效果，NOx脱除效率可达90%以上。锅炉出口NOx浓度随锅炉负荷波动较大，呈正相关关系，锅炉负荷升高，出口NOx浓度升高；锅炉负荷降低，出口NOx浓度随之降低。臭氧脱硝效率随O3/NO摩尔比和臭氧投加量的增加而增大，但当O3/NO摩尔比超过一定值后，其增大速率随臭氧量的增加而逐渐变缓。臭氧脱硝技术中脱硝效率受NOx初始浓度的影响较小，O3/NO摩尔比达到一定量时，可保证不同NOx初始浓度波动下的脱硝效率。本试验获得的特性曲线为臭氧脱硝技术最佳臭氧喷射量的确定提供了依据，即在保证脱硝效率的前提下，如何选择最佳的O3/NO摩尔比。应用臭氧脱硝技术后，该电厂顺利通过了168 h测试，烟气排放中NOx浓度稳定在50 mg/Nm3以下，满足国家超低排放要求，可见采用活性分子臭氧对烟气中的NOx具有良好的脱除效果。

SNCR/烟气再循环协同脱硝技术研究

雷雨，刘洋，牛艳青，等

摘要：短期内煤炭作为我国主要能源的现状不会改变。由于煤燃烧会释放大量NOx，造成严重的环境污染，因此煤炭燃烧过程中的NOx控制至关重要。链条锅炉作为我国工业应用最为广泛的燃煤锅炉之一，是降低NOx排放的重点对象，尤其在新实施的GB 13271—2014《锅炉大气污染物排放标准》中规定重点地区锅炉NOx排放值不得高于200 mg/m3后，链条炉低氮燃烧和NOx脱除技术受到广泛关注。为降低链条锅炉NOx排放，满足国家环保要求的同时，降低企业运行维护成本，提高企业经济效益，以西安高新区某供热站4×75 t/h链条锅炉为研究对象，进行烟气再循环与SNCR耦合低氮燃烧NOx脱除技术改造研究。研究了SNCR与烟气再循环耦合低氮燃烧系统参数，如烟气再循环率，再循环烟气一、二次风室送入比例，氨氮摩尔比，锅炉负荷变化等脱硝系统参数对NOx脱除效率及链条炉燃烧特性的影响，确定了烟气再循环与SNCR技术耦合脱硝的最佳运行参数，结果表明：SNCR耦合烟气再循环低氮燃烧技术能有效降低链条锅炉NOx排放。烟气再循环率为16%～18%，再循环烟气一次风室送入比例为82%，氨氮摩尔比为0.78时，SNCR耦合烟气在循环脱硝系统可达最佳脱硝效率。此时SNCR耦合烟气再循环联合脱硝效率可达到56%，SNCR单独运行脱硝效率可达40%，NOx实际排放可从250 mg/m3降至110 mg/m3，远高于国家NOx排放标准。

粉煤灰中非晶态硅赋存形态及定量分析方法研究

张建波，李占兵，杨晨年，等

摘要：粉煤灰作为大型煤电基地的重要固体废弃物，年排放量超过6亿t，目前利用率仅为60%左右，大部分粉煤灰以堆存为主，造成严重污染，其资源化利用意义重大。以山西、内蒙古等大型能源基地产生的高铝粉煤灰为例，通过基础物性分析发现，粉煤灰中主要包括铝、硅、铁、钙等主量元素，主要以莫来石相、非晶相、铁质微珠相三类矿相形式赋存，其中莫来石相结构稳定，非晶相铝硅酸盐反应活性较高，但其配位结构复杂，反应活性不一。目前针对其丰富的铝硅资源，氧化铝提取和铝硅复合材料制备是主要高值化研究方向，其中非晶相硅的深度脱除是关键处理技术。针对非晶相硅的赋存形态及定量分析，首先采用核磁分析结合电子探针手段，明确非晶相中铝硅酸盐赋存结构复杂，其中硅原子主要以Q4(4Al)、Q4(3Al)、Q4(2Al)、Q4(0Al)、Q2(1Al)五种配位结构形式存在，其中Q4(0Al)含量高达56.5%；其次采用酸碱联合法，通过逐步削弱铝氧硅沸石自发反应可能性，选择性分离活性铝，促进活性作用位点大量暴露，从而实现非晶态铝硅酸盐的逐步梯级分离，进一步通过ICP、XRF、XRD、扫描电镜、电子探针等分析表征，明确莫来石晶相与铝硅酸盐非晶相之间的高效分离，并开展了2组平行试验，试验结果误差较小。结果表明：非晶相中硅含量为57%～58%，非晶相“鼓包峰”消失，其包裹的莫来石晶粒结构显现，证明非晶相二氧化硅得到高效脱除。该方法具有反应条件温和、误差小、操作弹性大等优点，对粉煤灰铝硅资源高值转化利用具有重要的指导意义。

不同高级氧化工艺处理焦化废水二级生化工艺出水研究

何灿，陈卓苗，李懿南，等

摘要：针对焦化废水二级生化处理工艺出水化学需氧量(COD)难以达标的问题，采用实际焦化废水，通过开展半连续实验室小试试验，对比研究了单独臭氧氧化、O3/H2O2氧化和UV-Fenton氧化3种工艺深度处理焦化废水的效果，并对不同工艺出水的UV254、BOD5/COD、发光细菌毒性、三维荧光光谱进行分析，研究不同高级氧化工艺对出水水质的影响规律。结果表明：增加臭氧投加量和添加H2O2能显著提高焦化废水二级生化工艺出水中有机物的去除效果。进水COD为(200±10) mg/L、O3投加量为30 mg/L时，反应120 min后单独臭氧氧化对COD的去除率仅为36%；而对于UV-Fenton氧化，进水COD为(200±10) mg/L、H2O2(30%)投加浓度为2 g/L、Fe2+与H2O2摩尔比为1∶10时，COD的去除率为50%;单独臭氧氧化和UV-Fenton均不能满足排放标准。进水COD为(200±10) mg/L、O3投加量为30 mg/L、H2O2(30%)投加浓度为2 g/L，反应120 min后COD去除率达到63%，O3/H2O2氧化工艺出水COD达到74 mg/L，满足GB 16171—2012《炼焦化学工业污染物排放标准》的要求。3种工艺中，O3/H2O2氧化的COD去除效果最好，这主要归因于O3和H2O2协同产生强氧化性自由基，但当H2O2浓度过高时，体系中产生的·OH反而与H2O2反应，从而导致O3/H2O2体系的氧化能力下降。3种工艺都能有效降低出水毒性，出水发光细菌急性毒性试验显示，单独O3氧化、O3/H2O2氧化处理15 min后，相对发光度分别上升到90%和87%，UV-Fenton氧化处理30 min后，出水的相对发光度上升到71.57%。与单独臭氧氧化和O3/H2O2氧化工艺相比，UV-Fenton工艺处理出水急性毒性相对较高，可能与臭氧的消毒作用有关。3种工艺对废水可生化性的提高程度不明显，BOD5/COD从0.02最大提升到0.1左右。UV254和三维荧光光谱的对比分析表明，3种工艺对出水中芳香族化合物和荧光物质具有明显的分解作用。单独O3氧化可优先降解废水中腐植酸类物质中的共轭双键结构，而O3/H2O2氧化工艺对环状共轭污染物的氧化效果更显著。随着UV-Fenton氧化处理，焦化废水中大分子的类腐植酸以及紫外区类富里酸优先被氧化降解，最终转化为可见区类富里酸和类蛋白质，而类蛋白质和可见区类富里酸物质在出水中仍存在较高浓度，UV-Fenton氧化工艺对荧光物质去除能力最差。

煤化工浓盐水对煤泥水沉降特性的影响

黄根，郭宣

摘要：煤化工浓盐水中含有大量无机盐离子，外排污染环境，且处理和回收成本较高。由于煤化工浓盐水含有的无机盐离子与选煤常用凝聚剂有效离子成分类似，本文以煤化工浓盐水作为煤泥水处理的凝聚剂，以内蒙古某地区难沉降不黏煤为研究对象，研究了浓盐水用量对煤泥水沉降特性的影响。采用多重散射光分析仪对煤泥水系统稳定性进行分析，通过激光粒度分析仪分析了煤泥颗粒粒度变化，以聚丙烯酰胺作为絮凝剂，研究了浓盐水用量对煤泥水沉降和澄清液浊度的影响。结果表明，结晶盐用量0～62.5 kg/t，未添加浓盐水时，煤泥水系统比较稳定，动力学稳定性指数(TSI)无明显变化;随着结晶盐用量增加，煤泥颗粒开始凝聚，TSI值显著增加，结晶盐用量为50 kg/t时，煤泥水顶部TSI达到最大值，此后TSI值随结晶盐用量的增加开始减小。同时，煤泥表面Zeta电位随着结晶盐用量增加先迅速升高后趋于稳定，表明结晶盐中的阳离子具有压缩双电层，降低表面电位的作用。粒度分析结果表明，未添加浓盐水时，煤泥水颗粒D50为9.43 μm，D90为45.57 μm;结晶盐用量为12.5 kg/t时，煤泥水颗粒D50增加至11.92 μm，D90增加至63.77 μm，说明浓盐水的加入促进了颗粒凝聚。煤泥水沉降试验结果与TSI变化规律基本一致，随着结晶盐用量的增加，煤泥沉降速度逐渐加快，结晶盐用量为50 kg/t时，沉降速率达到最大值，上层澄清液浊度达到最小值。试验结果表明，煤化工浓盐水可有效促进煤泥颗粒之间的凝聚，提高难沉降煤泥水的沉降效果。可考虑将煤化工浓盐水作为煤泥水处理凝聚剂引入煤泥水处理系统中，以降低浓盐水处理成本，提高煤泥水处理效果，但浓盐水对于整个选煤工艺系统分选指标、产品性能和设备寿命等方面的影响仍需进一步研究。

欢迎您阅读，转发，引用

[注：本文部分图片来自互联网！未经授权，不得转载！每天跟着我们读更多的书]