- 李宣达;段璐;纪任山;牛芳;
随着清洁能源发电比重持续上升，煤电机组逐步转变成为基础调节电源，而锅炉作为煤电机组的三大主机之一，其为实现调峰速度和深度的关键设备。综述煤电灵活调峰政策及现状，系统分析锅炉侧提升灵活性的三大关键制约因素，即燃烧稳定性、水动力安全性和辅机适应性三者优化控制可满足宽负荷调节，在此基础上再分别从燃烧运行方式、燃烧器布置选型、智能检测与优化算法3个方面探讨提升燃烧稳定性的可行性路径及调峰技术措施，以期为实现电站锅炉灵活性调节提供基础理论支撑及技术借鉴。在燃烧运行方式方面，优化燃烧过程控制策略，合理调整燃烧空气量与燃料量的配比以及确保炉膛内温度稳定是提升燃烧性能的关键；在燃烧器布置选型方面，提高燃烧器的性能和适应性以达到锅炉负荷灵活变化的目的，同时选用合适的点火方式可以实现经济性和稳定性的目标。在智能检测与算法方面，实时监测锅炉运行参数，通过数据获取与分析实现自动调控及预警，从而实现燃烧过程的精确控制。
2024年06期 v.39;No.257 1-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 1623K] - 白向飞;丁华;
炼焦煤是我国钢铁工业的基础原料，也是国内市场重要的大宗商品，其质量标准关系到煤炭生产、物流、应用和市场监管各个环节，也关系到中国稀缺炼焦煤资源的充分合理利用问题。GB/T 397—2022《商品煤质量炼焦用煤》的发布实施，可为中国炼焦商品煤市场监管提供技术依据，有利于合理评价炼焦煤质量、维护正常的商品煤市场秩序，促进炼焦煤资源的合理开发，达到既满足炼焦煤质量监管要求又能满足焦炭和钢铁工业战略需求的目的。论述中国炼焦煤资源分布与生产以及炼焦煤进口数量和质量总体情况，在此基础上讨论炼焦商品煤质量标准的意义及重点技术内容，并分析炼焦商品煤质量标准历次修订的重点内容，着重讨论关于混配煤界定中镜质体反射率的应用问题，指出利用镜质体反射率变异系数指标鉴别商品煤混配现象，比单纯利用标准差指标更有利于中国稀缺炼焦煤资源的合理充分利用。通过分析镜质体最大反射率和随机反射率测试原理及过程，提出今后商品煤镜质体反射率测试应统一采用镜质体随机反射率指标，以降低测试误差及提高测试效率，从而避免不必要的争议和误导。
2024年06期 v.39;No.257 14-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1256K] - 朱士飞;刘威;张静;秦云虎;毛礼鑫;
富油煤是保障我国油气资源供给的重要战略资源，充分利用富油煤的油气属性可拓展煤炭的利用方式，有助于减少煤炭直接燃烧利用所带来的环境问题，尤其通过富油煤原位热解技术还可以促进深部煤炭资源的有效利用。以我国富油煤分布特点为基础，分析富油煤的煤岩组成、煤质特征及其对焦油产率的影响，并总结富油煤原位热解技术的开发利用现状。由现有勘探实践表明，我国富油煤资源丰富，其形成和分布受控于构造演化、古气候、沉积环境以及成煤物质来源等因素；大量的测试分析显示，富油煤的焦油产率与煤成因类型、变质程度、煤岩组成、煤质特征有关；富油煤原位热解开发利用是煤炭清洁高效利用的重要途径之一，针对油页岩等其他地质资源开发利用的技术对富油煤适用性有限。为实现富油煤中潜在“油—气”资源的低碳化开发利用，仍需在富油煤资源精细勘查与评价技术、富油煤原位加热与地下体系封闭技术、富油煤中低温热解与热解油气高效抽采技术以及全工艺流程的施工、监测与评估技术等方面加强研究。
2024年06期 v.39;No.257 23-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1471K] - 李旭;彭万旺;
氯是煤中的有害微量元素之一，随着新疆高氯煤的逐步开发利用，煤中氯引起的热设备受热面沾污结渣腐蚀、环境污染以及危害人体健康等问题备受关注，因而了解煤中氯的赋存状态和释放特性是实现高氯煤高效清洁利用的前提。综述煤中氯的来源和分布、赋存状态，剖析气氛、温度、煤质特征等外在因素对煤热解过程中氯释放特性的影响，并针对氯赋存状态和释放特性的未来研究提出建议。结果表明：煤中氯来源与地下水关系密切，我国绝大部分地区煤矿属于低氯煤或特低氯煤；煤中氯存在无机氯、有机氯2种赋存状态，其中无机形态的氯主要包括无机氯离子、水和离子、含氯卤化物矿物、其他含氯杂质矿物，有机氯形态的氯主要有离子交换态、共价键结合态、其他有机氯化物、有机离子配合物。煤中氯的释放特性受气氛、温度、煤质特征、升温速率、压力等因素影响，不同气氛对煤中氯释放的促进和抑制作用存在差异；有机氯和部分无机氯主要在中低温区间释放，无机氯盐主要在高温区间释放，煤中氯的释放形式主要包括HCl、Cl_2、NaCl等，且不同形态的氯之间可以相互转化。建议未来应注重研究针对煤中氯的新表征方法，充分考虑煤中其他组分和外在因素对氯释放特性的影响，深入研究煤中氯释放的内在机理。
2024年06期 v.39;No.257 34-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 1225K] - 陈文凯;
煤炭清洁高效利用是实现“双碳”目标的重要途径，而煤基活性炭应用是煤炭清洁高效利用的重要组成部分。随着环保产业的快速发展，工业和日常生活中对煤基活性炭的需求日益增加。其中，煤基成型活性炭在生产过程中需添加黏结剂，其对活性炭的性能起着重要的作用。目前，工业上主要以煤焦油为黏结剂生产柱状成型活性炭，由于煤焦油存在环保、安全、成本等问题，目前对于开发新型黏结剂用于成型活性炭制备已进行大量研究。阐述煤基活性炭黏结剂的作用机理，综述近年来煤基活性炭黏结剂在有机黏结剂(如酚醛树脂、黏结性纤维素、聚乙烯醇及其衍生物、淀粉、腐殖酸及其钠盐等)、无机黏结剂(如硅酸盐、铝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氯化物、石灰、膨润土、皂土、水玻璃等)、复合黏结剂(如有机—无机、无机—无机、有机—有机)等方面的研究进展，归纳煤基活性炭黏结剂的主要特点，包括黏结能力、成型性能、热稳定性、化学稳定性、环境友好性、对吸附性能的影响、经济性、易于处理与回收、兼容性及可调节性等。最后对煤基成型活性炭黏结剂未来的发展趋势进行展望，未来需重点关注环保型黏结剂的开发、多功能黏结剂的研究、资源的综合利用、黏结剂性能的优化、标准化和规模化生产、环保法规和市场需求的驱动与跨学科合作等方向。煤基活性炭黏结剂将朝着环保、高效、多功能和资源综合利用的方向发展，同时也需要政策支持、市场需求和科技进步的共同推动。煤基活性炭黏结剂作为1种新材料，将会对促进活性炭产业的发展、提高环保与能源效率、推动技术创新与产业升级、促进区域经济发展、推动相关法规与标准的建立等方面发挥重要的作用。
2024年06期 v.39;No.257 44-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 1436K] - 赵琰;
兰炭作为1种的新型碳素材料，具有固定碳高、比电阻高、化学活性高、耐高温性能优异、导电性和导热性良好等特点，被广泛应用于众多领域，因而研究和总结我国兰炭的应用现状与研究发展趋势具有重要意义。对近年我国兰炭的应用进行总结分析，阐述兰炭在各个领域的应用特点，具体探讨其在清洁燃料、气化制合成气、冶金化工、催化及吸附等领域的应用现状，针对兰炭在各领域应用过程中的优缺点进行分析，并从国家及行业政策支持、加强兰炭产业提升与加快长远规划、优质原料煤的可替代性研究、兰炭与其他燃料掺烧改性技术研究、兰炭产业标准建立研究等方面探讨兰炭的研究发展趋势。兰炭已成为电石、煤焦油加氢、发电、钢铁等产业的重要原料，并已广泛应用于各工业领域。今后应重点关注按需生产兰炭、优质原料煤的可替代性研究、兰炭改性技术研究、兰炭作为原料生产活性炭的技术研究及产业标准体系建立等方向。
2024年06期 v.39;No.257 57-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1104K]
- 韩姜萍;贾盛文;接世新;金文杰;
生物降解是去除多环芳烃的有效方法之一，但仍存在降解不彻底、降解性能不稳定等问题，需采用细菌对其去除效果进行进一步研究。通过柠檬酸钠的共代谢作用强化嗜麦芽寡养单胞菌株(Stenotrophomonas maltophilia) JWJ-Y6对萘和蒽的降解效果研究，可为生物法降解焦化废水提供新的理论依据和数据支撑。JWJ-Y6降解萘的优化条件选择以柠檬酸钠为共代谢碳源、碳氮比2∶1、pH为8.0,与优化前相比，在此优化条件下JWJ-Y6能够在144 h内完全降解100 mg/L的萘，降解时间缩短了24 h;在168 h内对40 mg/L蒽的降解率为77.04%,提高了7.73%。在处理焦化废水方面，JWJ-Y6以柠檬酸钠为共代谢基质，对COD和蒽的降解率分别为77.28%和97.35%。JWJ-Y6降解萘和蒽的代谢途径均为邻苯二甲酸途径。JWJ-Y6降解焦化废水、JWJ-Y6与柠檬酸钠共代谢降解焦化废水、干菌剂与柠檬酸钠共代谢降解焦化废水3种情况都符合二级动力学模型。
2024年06期 v.39;No.257 63-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 1833K] - 李兰廷;刘敏;寇丽红;王冠宇;张显学;王昊;王亚强;
脱硫废液中硫酸钙结晶的大小和晶习差异将直接导致其易积垢于热交换面且难以处理，结晶状况对生产工艺、设备配置和过程的经济性均会产生影响，因此硫酸钙的结晶机制及相应的硫酸钙结晶动力学研究可为该脱硫废液的减量化处理和工程设计提供技术支持。通过对脱硫废液的水质特征分析、沉淀和蒸发结晶，采用显微镜、SEM-EDS及XRD等分析手段，解析结晶产物的微观特征，并研究硫酸钙的结晶机制和结晶动力学行为。结果表明，脱硫废液pH值的不同可导致不同金属离子的沉淀，废液中的重金属离子随着碱度的提高先行沉淀析出，然后废液中的镁离子主要以氢氧化镁的形态沉淀。蒸发结晶过程中废液中的氯离子等杂质存在则影响硫酸钙晶体的结晶和规整度，较高浓度的氯离子优先以氯化物结晶体析出。硫酸钙的结晶过程为晶体成核、晶体生长、晶簇团聚及晶粒成长的渐进历程，由于废液中的杂质可能成为晶核，致使硫酸钙结晶的速率更快，但其变化规律与纯硫酸钙的结晶一致。脱硫废液中硫酸钙晶体的成核速率在很大程度上取决于溶液的过饱和度，钙离子过饱和度越大则结晶速度越快。蒸发过程中硫酸钙晶体生长过程可拟合为1.38级反应过程，反应速率常数为34.62,结晶反应速率方程为r=34.62C~( 1.38)。
2024年06期 v.39;No.257 72-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1334K] - 李军芳;
2,6-萘二甲酸是合成特种聚酯聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的重要单体，利用2-甲基萘通过酰化、氧化、纯化工艺可得到2,6-萘二甲酸，工艺中的酰化反应至关重要。目前2-甲基萘酰化反应中的催化剂通常采用Lewis酸AlCl_3且催化体系的反应转化率高、选择性好，但反应淬灭过程会产生大量的酸性含铝废水，反应体系对设备的材质要求高。基于分子筛具有择型性高、热稳性好、易与产物分离等优势且在多种酰基化反应中表现出良好的催化活性，以2-甲基萘和丁酸酐为原料经分子筛固体酸催化的酰基化反应制备2-甲基-6-丁酰基萘，采用XRD、BET、SEM、NH_3-TPD等方法对催化剂结构物性进行表征，对比研究BEA、MFI、MWW骨架拓扑结构的H-Beta、H-HZSM-5、H-MCM-22分子筛催化性能，探讨反应机理并考察分子筛催化剂的回用性能。研究表明，与具有十元环特征孔道的H-ZSM-5分子筛相比，具有十二元环特征孔道的H-Beta分子筛表现出更好的催化活性，BEA骨架拓扑的分子筛具有较高的选择性；在H-Beta分子筛催化下，反应条件为2-甲基萘与丁酸酐摩尔比1∶1、2-甲基萘0.05 mol、催化剂2 g、190℃反应10 h,丁酸酐转化率为57.42%,其中2,6-位选择性为44.98%,2,7-位选择性为28.62%;H-MCM-22分子筛催化体系下，丁酸酐的转化率为31.66%,但生成产物不以期望的目标物为主；H-MCM-5分子筛由于孔道尺寸小，不适用于该体系，在液相体系中丁酸酐转化率<3%且未生成目标物。分子筛具有优良的回用性能，使用后的H-Beta分子筛通过高温焙烧再生后，催化剂的性能得到恢复，体现沸石分子筛催化剂的可回收和可重复利用的优点，该研究可为以中国丰富的含萘资源为原料制备高端聚酯单体提供颇具潜力的分子筛催化体系。
2024年06期 v.39;No.257 79-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 1459K] - 王永英;
我国深部地下煤炭资源储量丰富且质量优良，具有巨大的商业开采价值，但需基于流体力学—离散元法(CFD-DEM)耦合方法对深部地下大尺寸煤颗粒水力运输进行数值模拟以研究开采输运方案。为解决网格尺寸受颗粒尺寸限制的问题，需改进统计内核法(SKM)对颗粒体积分数的计算方法，并采用三维高斯函数作为加权内核函数以更准确地描述颗粒体积分布，同时还采用特征点剖分法来取代传统的网格循环搜索方法以提高计算精准度和效率，重点研究水力输送管道中粗颗粒密集颗粒流的流动状态以及控制参数对流动特性的影响，并结合不同条件下输运管道内固—液两相流的流体动力学特性及其在实际工程中的高效性与经济性分析，得到最佳的初始参数。结果表明：不同进口液体相速度及颗粒体积分数条件下，模拟预测的颗粒局部体积分数、颗粒运动速度、管道压降等参数与实验误差均在10%以内，平均误差约为5.1%;颗粒运输速率(Q)与进口液体相速度、进口体积分数呈现明显正相关，随着颗粒直径的增加呈现先增加后减小的规律；而管道压降随着进口液体相速度、进口体积分数和颗粒直径的增加均呈现逐渐增大的趋势；综合考虑颗粒运输速率和压降的经济性指标，随进口液体相速度、进口体积分数的增加先减小后缓慢增长，随着颗粒直径的增加先减少后明显增长；在进口液体相速度为3 m/s,进口体积分数为0.08以及颗粒直径20 mm时，经济性指标P最低，其值为1 640。
2024年06期 v.39;No.257 87-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1569K]