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《潔凈煤技術》2022年度優秀論文

來源：潔凈煤技術

《潔凈煤技術》2022年度優秀論文評選活動于2022年12月26日開通投票通道，2023年01月03日截止。根據投票結果，評選出20篇獲獎論文。恭喜獲獎論文作者及團隊！《潔凈煤技術》編輯部將為獲獎作者發放優秀論文證書及獎勵。

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煤氣化渣資源化利用研究進展及應用展望

作者(Author)：朱菊芬, 李健, 閆龍, 尚軍飛, 王玉飛, 李強, 王建友

摘要：介紹了煤氣化渣的主要來源、危害以及煤氣化渣的理化特性，論述了不同煤氣化工藝（包括固定床、流化床、氣流床）產生的煤氣化渣利用的研究現狀，討論了煤氣化渣在鍋爐摻燒、水泥和混凝土填料、制磚、吸附、工業材料及農業方面的利用現狀，展望了煤氣化渣的應用前景。目前煤氣化渣利用率低，炭灰相互制約，鍋爐摻燒和建工建材為主要利用途徑，高值化利用大多處在實驗室研究階段。鍋爐摻燒是就地解決煤氣化渣的主要途徑，煤氣化渣水分高、殘炭較低、熱值不夠，在實際應用中還應考慮經濟效益和對鍋爐系統的穩定性影響；建工建材是煤氣化渣的規?；{路徑，但煤氣化渣燒失量較高已超過國家和行業標準，殘炭屬于惰性物質，會影響水泥和混凝土及磚材的質量；吸附在實際工程領域可能會存在水體二次污染、生產技術復雜和投資風險較高等問題，目前仍需結合生產實際進一步優化設計及試驗；制備催化劑載體、橡塑填料、碳硅復合材料、聚合氯化鋁絮凝劑、陶瓷材料等工業材料是目前研究熱點，產品附加值高，但成本高，工藝復雜，大多處于實驗室研究階段，需開發具有可行性的工業路線，進一步拓展煤氣化渣高值資源化利用方式，為其高值化利用提供技術支撐；煤氣化渣用于沙土改良、堆肥添加劑、重金屬降解等方面研究較多，但煤氣化渣中的重金屬對環境的風險仍需深入研究。為了提高企業經濟效益，解決煤氣化渣環保難題，針對煤氣化渣堆放和填埋現狀，基于煤氣化渣產量大、碳鋁硅資源豐富、比表面積大、孔隙結構發達的特性，建議煤氣化渣分級利用，逐步開發工藝簡單、可行性強且具有經濟效益的煤氣化渣灰炭分離利用等技術，適度開發煤氣化渣在生態領域的應用，實現煤氣化渣的無害化、減量化和資源化。

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潔凈煤技術

2021年第06期

383

353
水煤漿制備、應用現狀及其新進展

作者(Author)：徐彤, 何國鋒, 李磊

摘要：結合制備水煤漿的影響因素綜述了水煤漿制備研究現狀、作為清潔燃料的應用現狀及水煤漿典型氣化技術，并結合水煤漿技術存在的問題對水煤漿未來發展方向進行展望。隨著中等變質程度煤種資源的緊張和煤價攀升，拓寬水煤漿原料煤種尤為重要，配煤及褐煤改性的方式能夠有效改善低階煤的成漿特性，且水煤漿能夠與廢棄物協同處理實現廢棄物的減量化、無害化、資源化利用，具有經濟環保雙重效益，符合國家“增效降耗的政策導向”；水煤漿添加劑對漿體性質的影響至關重要，以陰離子型添加劑應用最廣，而以利用腐植酸、木質素等生物質資源為原料開發的水煤漿添加劑具有深遠意義，開發高效經濟的水煤漿添加劑以提高煤漿濃度、降低黏度是水煤漿技術的研究重點；制漿工藝是水煤漿制備技術的核心，合理的制漿工藝能夠提高水煤漿質量、降低制漿成本，不同制漿工藝核心點在于不斷提高顆粒的堆積效率，通過改善顆粒粒度分布達到煤漿提濃的目的，成為低階煤提濃的主流技術，新型制漿工藝開發過程中應在拓寬原料煤煤種，不斷提高煤漿濃度的同時，考慮制漿過程中的能耗，提濃降耗的新型制漿工藝的開發研究對未來水煤漿技術的發展具有重要意義；水煤漿作為清潔燃料主要應用于電站鍋爐、工業鍋爐、陶瓷等建材行業，作為氣化原料主要應用于煤化工氣化技術，如德士古氣化技術、多噴嘴對置式氣化技術、晉華爐氣化技術，未來水煤漿氣化必定朝著技術自主化、多元化、裝置大型化的方向發展。

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潔凈煤技術

2021年第06期

350

269
垃圾焚燒處置中二噁英和重金屬污染控制技術進展

作者(Author)：陳懷俊, 牛芳, 王乃繼

摘要：論述了二噁英和重金屬的污染及形成過程，對比分析了焚燒過程中二噁英和重金屬的控制技術和焚燒后的飛灰處置技術。垃圾焚燒過程中二噁英和重金屬的控制技術主要包括燃燒前垃圾的分類分選及預處理；燃燒中的促進垃圾完全燃燒或添加二噁英生成抑制劑都能減少二噁英的生成；燃燒后的煙氣急冷技術能避免二噁英再次生成，通過煙氣凈化技術降低煙氣中二噁英和重金屬的排放濃度，使煙氣達標排放，并將煙氣中的二噁英和重金屬轉移到飛灰中，對二噁英和重金屬的最終處置主要針對飛灰進行。目前飛灰處置技術主要分為固化穩定化+填埋、分離提取、飛灰的資源化利用。固化穩定化+填埋技術成熟、操作簡單、處置成本相對較低，其中化學藥劑穩定化+填埋是我國飛灰處置的主要手段之一，但該技術存在二噁英和重金屬的長期穩定性不足等問題，且填埋會占據大量土地資源，主要用作飛灰暫存技術。分離/提取飛灰中重金屬和氯鹽可以實現飛灰資源化利用，但垃圾中重金屬和可溶鹽的成分及含量、投資成本高及后續廢水的處理難度大等問題制約了分離/萃取技術的應用，目前并未實現大規模工業化應用。通過水洗也可去除飛灰中部分重金屬和大量氯鹽，常用作飛灰的預處理，促進后續對飛灰的資源化利用。飛灰資源化利用的關鍵在于重金屬的長期穩定性和二噁英的徹底降解，并達到相關產品的性能要求，實現飛灰的資源化利用。飛灰高溫處置技術可有效固定重金屬、徹底分解二噁英，是最具前景的飛灰處置技術之一，但由于飛灰高溫處置技術投資及運行成本高、能量消耗大，且我國高溫處置技術相對落后，該技術并未實現大規模應用。水泥窯協同處置技術通過高溫固化直接實現飛灰的資源化利用，并不會額外消耗更多的能量，該技術已成為我國除化學穩定化+填埋外最主要的飛灰處置方式。水熱法和機械化學法相對于高溫處置能耗較低，具有很好的發展前景，目前還處于試驗研究階段。

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潔凈煤技術

2021年第06期

391

558
超低排放燃煤電廠可凝結顆粒物排放特性

作者(Author)：孫和泰, 黃治軍, 華偉, 石志鵬, 段倫博

摘要：為探究國內某超低排放燃煤電廠中污染物控制裝備（APCDs）對可凝結顆粒物（CPM）排放的影響規律，采用美國環保署推薦的EPA Method 202A方法對機組濕法脫硫系統（WFGD）前后和濕式電除塵器（WESP）后的煙氣進行平行取樣。通過樣品分析得到了該燃煤電廠CPM在煙道不同位置處的質量濃度以及成分組成，通過進一步數據分析研究了CPM在APCDs中的遷移轉變過程以及電廠現有APCDs對CPM的協同脫除效果。結果表明：ESP后的煙氣中CPM含量已經占據主導地位，在WFGD入口、WFGD出口和WESP出口的質量濃度分別為24.07、12.71和7.72 mg/Nm3；在總顆粒物（TPM）中占比分別為61.83%、53.34%和76.06%。隨著煙氣流動，CPM中無機部分占比逐漸下降，從WFGD入口的69.38%下降至WESP出口的54.40%。CPM無機部分中主要以SO2-4、NO-3、Cl-等酸根陰離子為主，SO2-4質量濃度占比始終最高。WFGD和WESP對CPM的脫除效率分別為47.20%和39.26%。WFGD+WESP對CPM的聯合脫除效率為67.93%。研究結果可為燃煤電站CPM排放規律和控制方法提供數據支撐。

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潔凈煤技術

2021年第05期

171

325
碳稅交易下的典型生物質混燒技術經濟分析

作者(Author)：范翼麟, 王志超, 王一坤, 張縵, 姚偉, 張廣才, 吳玉新

摘要：隨著中國2030碳達峰、2060年碳中和目標的提出，在發展能源的同時不斷降低溫室氣體排放已成為電力生產的必要約束條件，生物質混燒技術可有效降低CO2排放量，增加綠色能源的份額。但我國現有燃煤電廠中混燒的實際應用仍較少，目前，經濟性是制約生物質混燒在我國發展的主要因素。隨著政府補貼機制的退出，該技術應用于發電面臨著巨大挑戰。然而，碳稅交易機制可能會給生物質混燒的經濟性帶來新的轉機。建立了生物質混燒發電的技術經濟計算模型，評估了混燒技術取代煤炭裝機容量的技術經濟潛力，研究了在碳稅交易背景下考慮不同約束條件時采用生物質混燒的經濟可行性。結果表明，當標準煤價格為780元/t、碳稅價格為60元/t、定熱值生物質價格為450元/t時，可基本實現生物質混燒的盈虧平衡。對參數的敏感性分析表明，在給定熱值下，標準煤價增加100元/t與生物質價格減少50元/t或碳稅增加36元/t對額外成本的影響基本相同。單位熱值的生物質價格、標準煤價格和碳稅均對經濟性具有重要影響，較低的單位熱值生物質價格和較高的碳稅比率有利于煤價達到混燒與純燃煤的盈虧平衡點。由于單位熱值生物質價格、煤價、運輸費用等因素對混燒的經濟性均有影響，需以各電廠的具體參數為背景確定混燒的經濟性。

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潔凈煤技術

2021年第04期

249

207
電石渣特性及綜合利用研究進展

作者(Author)：趙立文, 朱干宇, 李少鵬, 孟子衡, 牟秀娟, 張建波, 李會泉, 謝克強

摘要：隨著氯堿行業的持續發展，電石渣的排放及堆存量日益增長，造成了嚴重的環境污染、土地與鈣資源浪費。針對電石渣的資源化利用難題，在分析電石渣組成、結構特點的基礎上，對其在建材、化工材料和環保治理方面的研究進行綜述，重點討論了資源綜合利用的問題及研究趨勢。分析表明，電石渣粒徑細、反應活性高，傳統大規模消納主要用于替代石灰石制備水泥等建工建材，但受到了國內市場趨于飽和、地理位置集中等限制；電石渣主要成分是氫氧化鈣，可用于制備氧化鈣、碳酸鈣等化工產品，但受電石渣中雜質影響導致處理過程成本高、易造成二次污染；電石渣呈強堿性、消融性較好，在酸性廢水和煙氣脫硫等環境治理過程中性能優異，替代鈣基吸收劑用于煙氣脫硫，將成為電石渣綜合利用的發展方向之一。綜上，電石渣資源化利用具有顯著的經濟效益和環境效益，電石渣中的有害組分和雜質是限制電石渣利用的主要因素，同時應結合其地域特點，因地制宜綜合考慮不同地區的利用方式，從而實現以廢治廢的循環理念。

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潔凈煤技術

2021年第03期

313

328
基于粒度分級的煤氣化細渣特性分析及利用研究

作者(Author)：王學斌, 于偉, 張韜, 白永輝, 劉莉君, 史兆臣, 殷瑞, 譚厚章

摘要：煤氣化過程中產生大量含碳量較高的氣化細渣，目前主要以填埋方式處理，不僅占用大量土地，污染土壤和水體，同時造成能源浪費，對氣化細渣進行高效環保的資源化利用是目前的研究熱點。氣化細渣中的殘碳與灰組分分離是實現其高值化、減量化、無害化利用的關鍵，煤氣化細渣粒度特性分析表明，各粒級產品灰分基本隨粒級減小呈增大趨勢，通過分級工藝可實現碳灰的分離與富集。榆林煤氣化細渣固定碳含量隨粒級減小均呈下降趨勢，各粒級產品中均含有較多的SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO，微觀形貌主要由多孔基體、不規則顆粒、黏附小顆粒及圓球顆粒組成。煤氣化細渣孔隙結構發達，比表面積豐富，>75μm粒級產品可直接作為優質的吸附材料；與氣化燃料煤相比，氣化細渣各粒級產品燃燒的特征溫度均顯著提高，從著火溫度看，除<45 um顆粒外，著火特征溫度都高于作為參照的無煙煤；由于氣化細渣中豐富孔隙率的存在，增大了顆粒與氧氣的接觸面積，使燃燒中后階段燃燒峰值溫度低于無煙煤，且燃盡溫度明顯低于無煙煤。

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潔凈煤技術

2021年第03期

470

639
生物質與煤直接耦合燃燒試驗研究

作者(Author)：倪剛, 楊章寧, 冉燊銘, 李維成, 莫春鴻, 張秀昌

摘要：為了研究生物質不同摻燒位置、摻燒比例、生物質一次風溫和風率以及不同煤種摻燒后對鍋爐NO排放以及飛灰可燃物的影響，基于50 kW下行爐煤粉綜合試驗臺進行了生物質顆粒摻燒熱態試驗。試驗結果表明，生物質輸入熱量摻燒比例為6%時，生物質從不同位置摻入，NO排放都有一定程度下降，不同位置降幅不同，生物質從還原區送入時NO排放下降幅度最大，煙煤下降幅度為23.47%，貧煤下降幅度為13.64%；煙煤摻燒生物質時從燃燒前期加入利于煤粉燃盡，貧煤摻燒生物質時從燃燒后期加入利于煤粉燃盡，總體上摻入生物質后，爐膛出口煙氣溫度都有不同程度上升；生物質輸入熱量摻燒比例從6%提高到12%后，與煙煤耦合燃燒時NO排放降幅從23.31%增至39.5%，與貧煤耦合燃燒時NO排放的降幅從13.61%降至10%，但貧煤作為主燃料時，NO下降絕對值高于煙煤；不同生物質對NO下降幅度與生物質中氮含量相關，氮含量越低，NO下降幅度越大；提高生物質的一次風溫，飛灰可燃物含量從13.88%降至7.62%，不影響安全的情況下，應盡量提高生物質一次風溫度；生物質一次風率的變化對燃燒效率影響較小。

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潔凈煤技術

2021年第03期

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