- 李军芳;
高能量密度液体燃料作为航空航天、军事装备和高性能动力系统的关键能源载体，其开发具有重要战略意义。以甲苯为模型化合物，针对煤基油中轻质芳烃特有的环状分子结构和高热值特性，采用两步法合成工艺，先在MCM-22分子筛催化下使甲苯与降冰片烯发生加成反应生成高能量密度燃料中间体，再经Ru/C催化加氢稳定化处理，最终获得高能量密度燃料。采用多尺度表征方法系统考察反应过程，通过GC-MS、FT-IR和NMR等技术解析加氢前后产物的分子结构演变规律，并结合SEM、BET和NH_3-TPD等表征手段揭示MCM-22分子筛催化剂的构效关系。实验结果表明，在MCM-22分子筛的酸性位点调控下，甲苯与降冰片烯加成反应的转化率、选择性分别达>99%、93.55%，表现出优异的催化性能，成功构建了具有刚性空间构型的高能燃料中间体，后续经Ru/C催化剂加氢稳定化处理后，产物的密度达到0.954 9 g/cm~3，体积能量密度高达44.66 MJ/L，较传统石油基喷气燃料明显提升，充分展现煤基燃料的性能优势。机理研究表明，该转化过程巧妙结合芳环的高密度特性和降冰片烯的环张力储能优势，通过“分子筛催化加成-贵金属加氢稳定”的协同策略，实现了从煤基芳烃到高能燃料的高效转化，不仅为煤炭资源的高值化利用提供新思路，也为特种燃料的分子设计建立了方法学基础。未来研究将重点突破三大工程化难题:采用真实煤基油体系优化原料适配性、开发抑制剂控制降冰片烯自聚、改性催化剂提升寿命，并通过连续流工艺实现产业化，满足航空航天领域高性能燃料需求。
2025年06期 v.40;No.263 29-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 339K] - 王冠宇;钟金龙;
结合水热合成法制备TiO_2-rGO催化剂及其薄膜的物化性能，利用滚筒式光催化反应器降解苯酚，可考察不同反应器参数对苯酚光催化降解活性的影响。采用水热合成法制备二氧化钛负载还原氧化石墨烯催化剂(TiO_2-rGO)，通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)等测试手段对催化剂进行了物化性质分析。采用环氧树脂E-44和聚酰胺树脂固化剂作为黏结剂，通过两步固载法将催化剂粉体固载于石英滚筒表面，并利用滚筒式光催化反应器对苯酚进行光催化降解实验。结果表明:直径20～40nm的TiO_2颗粒均匀分散在rGO片层上，TiO_2与rGO的复合可提高催化剂的比表面积与光催化活性，增强催化剂的电子传输能力，降低激发电子与电子空穴的复合率，同时降低催化剂的带隙能，使之与模拟日光(氙灯)产生响应。在氙灯辐照下当滚筒转速度、循环溶液流速分别达20r/min、30mL/min时，苯酚降解率达到90%，可为实现有机污染物的工业化降解提供新思路。
2025年06期 v.40;No.263 38-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 623K] - 李兰廷;李冠庥;黄澎;
含有机污染物(COD)的废水可生化性较差、难以治理，含氟废水的治理难度更大，2者均为高污染难处理废水并对环境和人体健康构成威胁，目前对于既含高浓度氟离子又含高浓度有机污染物的废水尚无针对性的处理方法。采用氢氧化钠(NaOH)活化法制备煤基活性炭，并利用吸附法开展高氟高COD废水的静态和动态吸附去除实验研究，考察活性炭的孔隙结构和表面性质对废水中重金属、氟离子和COD的去除效果。结果表明，NaOH活化法制备的活性炭兼具微孔、中孔和酸性基团，活性炭对废水中的重金属离子、COD、氟离子均具有较好的吸附效果。静态吸附实验表明活性炭对废水中污染物的吸附主要发生在炭与废水接触的前90 min内，随后吸附能力显著降低，COD的饱和吸附容量为90.9 mg/g，氟离子的饱和吸附容量为2.44 mg/g。动态吸附实验显示活性炭对重金属和氟离子优先吸附，对COD和氟离子的吸附容量均低于其静态下的吸附饱和容量，运行约480 min时COD污染物先行穿透，运行600 min后氟离子也已穿透。在工程应用中建议运行30～60 min后需对活性炭吸附柱进行再生处理。
2025年06期 v.40;No.263 47-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 297K] - 孙春凯;曹强;
钢铁行业污染治理需聚焦高炉煤气终端硫排放控制，其核心在于源头削减COS等有机硫化物。基于水解催化路径，COS与气态H_2O在催化剂表面定向转化为CO_2和H_2S实现脱硫，但体系内氧物种诱发的硫中毒与HCl协同腐蚀构成双重制约:氧环境促使H_2S氧化生成硫单质及硫酸盐覆盖活性位，而HCl通过强吸附侵蚀金属活性中心则形成M—Cl键并弱化催化剂的抗硫性能，该机制与甲醇合成体系中Cl~-诱导的活性位坍塌及含氯VOCs燃烧中的贵金属-氯化物失活存在共性。调控策略包括优化催化剂表面Cl~-吸附能垒以抑制化学键合、构建Cl~-向Cl_2的氧化转化通道阻断累积以及抑制表面迁移以隔离Cl~-与活性位点。调控方案的选择需兼顾水解反应原理和条件，最终实现复杂工况(O_2、H_2O、Cl/S物种)下催化水解与抗氯中毒性能的协同优化。
2025年06期 v.40;No.263 55-60+67页 [查看摘要][在线阅读][下载 437K] - 赵子东;
蒸汽在管网输送过程中向外散热而导致能量损失以及能源利用效率降低，良好的保温性能可有效减少蒸汽管网的散热损失，因而对多层复合保温技术在工业蒸汽管网改造中的应用探究具有重要的现实意义。针对工业蒸汽管网散热高和损失大的问题，以某工业园区老旧工业蒸汽管网为例，对工业蒸汽管网进行保温改造并提出采用多层复合保温结构的方案，即采用铝箔玻纤布和铝箔气泡复合材料及多层复合近似椭圆形的保温技术以分析其改造效果。改造完成后，工业蒸汽管网地埋与架空管道的单位面积散热量分别由102.18、102.45 W/m~2降至53.50、69.78 W/m~2，节能降耗显著;工业蒸汽管网管损率由改造前的43%降至31.26%，降幅达11.74个百分点，年节约蒸汽1.84万t，节约成本约276万元，投资回收期5个月，收益明显，经济效益显著;年可节约能源4.05万GJ，折合标准煤1 396.55 t，年减少二氧化碳排放约3 867 t，社会效益明显。
2025年06期 v.40;No.263 61-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 149K] - 杭智军;
煤炭清洁化利用是解决我国能源安全与环境污染的重要途径，通过洗选可减少有害氯元素含量，缓减燃烧时有害气体氯化氢产生，并通过脱硫脱氯协同技术以控制氯化氢排放。近年在洗选及废气控制环节关于煤中氯含量及废气排放控制均取得进展，但在煤炭运输防冻环节仍使用氯盐型防冻剂，导致煤中的氯含量大幅增加、设备氯腐蚀加速、脱硫废水排放增加，因而强化煤炭全生命周期的氯含量控制对煤炭清洁化利用具有重要意义。为此，基于全生命周期分析煤中氯含量变化及其危害，重点探讨洗选运输环节对氯含量的影响、煤中氯的危害、副产物回收利用以及煤中氯含量控制标准的变化，以期为煤质氯含量的全过程控制、标准更新以及煤炭运输防冻剂选择的综合效益评价提供参考。建议在粉煤灰及脱硫废水标准中增加氯含量的控制指标，并依据综合成本评价以及根据不同煤种与用途选择最适合的煤炭防冻剂，以促进全生命周期的氯含量控制及实现经济性与清洁利用平衡。
2025年06期 v.40;No.263 68-72+85页 [查看摘要][在线阅读][下载 298K] - 王伟;张国兴;吕景瑞;杨勇;覃玉菡;汤俊邵;尹志强;
目前火力发电厂已将实施节能降碳、改造升级作为其核心目标，电厂燃料智能化管控体系建设势在必行，因而对无人干预智能化验系统关键技术及其在火力发电厂的应用探究具有现实意义，以期可为火电行业智能化验全流程管控体系的建设提供可借鉴的思路和明确的建设方向。结合典型火力发电厂的燃料管理现状及面临的挑战，以其转型建设为研究案例，从无人干预智能化验系统的结构设计与操作流程、系统关键技术及创新点、管理模式转型升级与管理效益分析等方面剖析无人干预智能化验系统关键技术及其在火力发电厂的应用，其中重点介绍高精密度定量取样称量技术、仪器自动标定及反标技术、自动点火技术、挥发分污染物处理技术、数据集中管控及智能调度技术等系统关键技术，探究通过电气控制、工业机器人、自动称量、自动标定、自动氧弹点火、智能管控等自动化技术的应用以消除人为干预风险、保证工作效率和试验的可靠性，实现煤质化验环节的自动化、智能化、信息化和数字化，从而达成经济效益与社会效益的双向提升。火力发电厂智慧化转型是未来整个火电行业的发展趋势，其转型研究实践案例可为火电行业未来达成提质增效、节能降耗、智能管控和转型升级提供借鉴。
2025年06期 v.40;No.263 73-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 270K] - 丁会成;马宁;陈佳奇;肖鹏飞;李敏;
为解决燃料智能化行业中煤样瓶人工清洗效率低、清洁度不稳定、水资源浪费等问题以提升检测设备的感应灵敏度，全自动煤样瓶清洗系统的设计与开发势在必行。系统将各功能模块设计成从前到后的线性布置，同时将刷洗、喷淋与干燥等功能模块高度融合，从而实现样瓶清洗节拍式流水线作业。煤样瓶清洗系统通过集成样瓶筛选、高压喷淋、超声波振荡、热风干燥以及废水回收与循环利用等技术，结合可编程控制器(PLC)与上位机等控制模块以及红外、超声波、视觉等先进传感技术，可实现不同直径、不同高度煤样瓶的高效、洁净自动清洗。对煤样瓶清洗系统进行清洗效果、清洗效率、水循环利用率等试验，结果表明:基于集成技术已成功开发全自动样瓶清洗系统，其清洗效果稳定且满足使用要求，清洗效率较传统方法提升85%，水循环利用率达85.9%，可为行业内煤样瓶自动、高效、洁净清洗提供1套有效的解决方案。
2025年06期 v.40;No.263 79-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 2096K] - 杨妮;
弹筒硫是计算煤的高位发热量的主要数据之一，在计算煤的高位发热量时若遇到不能用全硫含量代替弹筒硫的情况则需测定实际的弹筒洗液硫含量，因而准确测定弹筒硫含量对高位发热量的计算至关重要。比较分析国际标准、美国标准和国家标准GB/T 213—2008规定的弹筒洗液硫含量测定方法异同，提出每种测定方法的适用范围。详细介绍国家标准中规定的氢氧化钠滴定法测定弹筒洗液硫含量的试验步骤，阐述标准的可操作性。通过测定4个低热值样品的发热量和弹筒硫，分析全硫、弹筒发热量与氧弹中硫的转化率之关系。试验结果表明，不同全硫含量的样品在氧弹内燃烧时，硫转化为硫酸的转化率均不同，硫的转化率与燃烧时产生的瞬时高温和全硫含量有关，全硫越低、瞬时高温越高则弹筒中全硫转化为硫酸的转化率越高。国标中规定对于低硫、高发热量的样品可采用全硫替代弹筒硫参与高位发热量的计算，该替代计算方式省略实际测定弹筒硫的过程，准确度较高，可满足测定要求。对于低热值、高硫煤则需实际测定弹筒硫，进而得到准确的高位发热量结果。
2025年06期 v.40;No.263 86-91+96页 [查看摘要][在线阅读][下载 152K] - 李欣阳;刘宏皓;
煤中全水分为煤质分析的关键指标，其直接影响煤炭的低位发热量，因此准确测定煤中全水分至关重要，且据浮力效应原理推测，煤中全水分的测定结果可能受浮力效应的影响。为探讨浮力效应对煤中全水分测定结果的影响，研究采用GB/T 211—2017中的方法 B2(空气干燥法)，以10种烟煤为测定对象，运用浮力效应校正经验公式，用室温下与热态(试验温度)下方盘质量的差值代入公式得出全水分校正值。实验数据表明，浮力效应对<13 mm煤样全水分测定值具有一定影响，平行样间2次重复测定平均值的影响值为0.1%～0.4%。此研究证明全水分测定存在浮力效应的影响，为进一步准确测定煤中全水分提供有效依据。
2025年06期 v.40;No.263 92-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 119K]