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    • 論文
    主辦單位:煤炭科學研究總院有限公司、中國煤炭學會學術期刊工作委員會

    2020年《潔凈煤技術》十大綜述

    來源:《潔凈煤技術》

    為促進學術成果的廣泛交流,服務科研進步與技術應用,《潔凈煤技術》編輯部篩選了2020年刊發的最具影響十大綜述論文,供廣大學者借鑒、參考。(統計日期2021-11-22)

    行業視野

    高被引

    類別

    49個

    關鍵詞

    46位

    專家

    10篇

    論文

    14815IP

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    下載量
    • 作者(Author): 史達, 張建波, 楊晨年, 曲江山, 李少鵬, 李會泉, 何發鈺

      摘要:煤氣化技術是我國現代煤化工的基礎,該過程將煤中有機物轉化為化學品,無機物以氣化灰渣形式外排。目前煤氣化灰渣主要以堆存為主,造成嚴重的環境和水體污染。在對煤氣化灰渣進行消納處理過程中,因內部含有大量的未燃碳,使其在建工建材等規?;猛緩绞芟?。當前的國內外碳、灰分選方法雖有一定的效果,但基本處于實驗室研究和半工業試驗階段,因存在成本高、分選效率低等問題,未能實現大規模工業化應用。碳灰分選效果受煤氣化灰渣的礦相組成、物相成分、粒度分布、微觀形貌等因素影響,不同類型氣化渣需要采取不同的分選工藝,進而實現碳灰的高效分離。結合煤氣化灰渣脫碳的主要影響因素,分析了煤氣化灰渣脫碳的主要工藝技術和裝備,多角度闡述了煤氣化灰渣碳、灰組分的主要分離方法,并進一步總結對比各分選方法的工藝特點和不足。分析了各技術在煤氣化灰渣脫碳分選應用的發展趨勢,指明了研發綠色、高效、低成本的新型浮選藥劑,解決煤氣化灰渣灰分吸附罩蓋問題,開發針對細粒級煤氣化灰渣脫碳的分選工藝與裝備,實現脫碳分選產品的高值化利用,是當前煤氣化灰渣脫碳技術的重要發展方向。
    • 作者(Author): 柴春鏡, 宋慧平, 馮政君, 張金才, 程芳琴

      摘要:粉煤灰是煤燃燒后的煙氣中收捕的細灰,是燃煤電廠排出的主要固體廢物,危害環境和人類健康。利用粉煤灰制備陶粒是粉煤灰資源化的重要途徑之一。粉煤灰陶粒因密度小、質輕、保溫、隔熱、耐火性好、抗震性能好、吸水率低、抗凍性能和耐久性能好等優異性能,在廢水處理、廢氣處理、噪聲控制和建筑材料等領域具有廣闊的應用前景。綜述了近年來粉煤灰陶粒的最新發展動態,分別對焙燒法和免燒法制備粉煤灰陶粒進行了可行性分析,介紹了粉煤灰陶粒的相關研究成果,著重介紹了生產粉煤灰焙燒陶粒和粉煤灰免燒陶粒的機理、所用原料、工藝條件及產品性能。同時提出了我國在粉煤灰綜合利用過程中面臨的主要問題及解決措施,并對今后的發展趨勢進行展望,為粉煤灰制備陶粒的機理研究和工藝研究提供參考。粉煤灰焙燒陶粒的制備過程主要包括配料、混合、造粒、干燥、預燒、焙燒、冷卻和篩分等過程;影響其性能的主要因素有原料配比、預熱時間、預熱溫度、升溫速率、煅燒時間、煅燒溫度等。粉煤灰免燒陶粒的制備過程主要包括配料、混合、造粒、陳化、干燥、養護和冷卻等過程;影響其性能的主要因素有原料性質、激發劑摻量、黏結劑用量、發泡劑種類及用量、養護方式、蒸養溫度和養護時間等,可通過改變工藝條件,制備出不同性能和用途的產品。目前,我國的粉煤灰陶粒以焙燒型為主。焙燒陶粒具有技術成熟、產品強度高等優勢,但存在能耗高、投資大、工藝復雜等缺點。因此,開發粉煤灰免燒陶粒就成為發展的新趨向。我國的免燒陶粒尚處于研制階段,產品強度低、比表面積小,克服了焙燒法制備陶粒成本高、污染大等缺點,可將其應用于對筒壓強度要求偏低、堆積密度要求偏高的場合。為提高陶粒的性能、降低成本,可從多孔免燒陶粒的外加劑選擇、工藝和環境安全性等方面進行深入研究。利用粉煤灰制備陶粒,不但解決了粉煤灰的污染問題,還解決了陶粒原料的來源問題,具有重要的現實意義。
    • 作者(Author): 呂武學, 于燕飛, 曲保忠, 陳嘉寧, 崔凌霄, 馬雙忱

      摘要:燃煤電廠脫硫廢水存在水質差、水量大、處理成本高等問題,廢水處理技術也在不斷更新換代。不同電廠其脫硫廢水的水質、水量相差較大,處理技術的選擇也存在較大區別,為了更科學有效地選擇脫硫廢水處理技術,匯總分析了目前燃煤電廠脫硫廢水處理技術,根據實際案例詳細分析各處理技術的優缺點,為燃煤電廠對脫硫廢水零排放技術的選擇提供參考。研究結果顯示,目前燃煤電廠脫硫廢水零排放處理技術主要包括脫硫廢水的預處理技術、濃縮減量技術、蒸發結晶技術以及轉移固化技術,各廢水零排放處理技術參差不齊。詳細分析了預處理技術中的三聯箱法、雙堿法,根據廢水特點,該預處理環節可省略,以減少投資成本;濃縮減量技術包含膜法濃縮(RO、FO、ED等)和熱法濃縮(利用蒸汽濃縮、煙氣余熱濃縮),膜法濃縮可實現較高的濃縮倍率且系統穩定,但其較高的投資運行成本有待解決;熱法濃縮依靠其低成本、高效率逐漸成為主流濃縮技術。蒸發結晶技術利用煙氣余熱蒸發(旁路煙道蒸發、煙道蒸發),其運行中的腐蝕、結垢問題有待解決;轉移固化技術中的水泥化固定技術,不僅能夠固定脫硫廢水中的高濃度氯離子,同時對廢水中的多種重金屬離子具有較好的固定效果,該技術對處理產生的終端高濃度含鹽水指明去處,其固化體得以二次利用;高濃度氯離子也可制備凈水劑,實現廢水中鹽分的二次利用。同時,提出了脫硫廢水處理技術選擇的四原則。低成本、低風險、高成效的脫硫廢水零排放工藝路線更符合當前企業需求。
    • 作者(Author): 姜龍

      摘要:我國電力能源以煤炭為主,每年燃煤電廠因燃煤產生的粉煤灰為6億t,約占世界粉煤灰總產量的一半,而目前我國粉煤灰綜合利用率僅為70%。為全面了解我國粉煤灰綜合利用現狀并改善我國粉煤灰綜合利用情況,介紹了國內外粉煤灰綜合利用的基本情況、相關標準、相關政策及主要利用途徑,通過對比國內外利用現狀,分別從利用途徑、標準制定、政策制定3方面提出我國今后粉煤灰綜合利用的合理化建議。我國粉煤灰綜合利用率同世界平均水平持平,但由于產量大、分布不均勻、已有能源政策等造成我國在粉煤灰綜合利用中主要存在傳統建材需求萎縮、季節性影響、政策缺少引導并無強制利用、標準體系不完善、高附加值利用占比低等問題:我國粉煤灰主要應用在建材行業,與其他發達國家相比,在道路方面、礦坑回填方面的應用率偏低,其中西部地區由于燃煤電廠分布廣泛、建材行業需求降低造成粉煤灰綜合利用遠低于全國水平;我國在粉煤灰方面制定的標準所涉及的指標范圍和指標限值同國外發達國家相比偏松,涉及領域多為傳統的建材和基建,并不能很好地指導粉煤灰在其他領域的應用;現有相關政策大多是鼓勵利用粉煤灰,缺乏強制性,同時政策上無法有效提高產灰企業的主觀能動性。為了更好推進我國粉煤灰的綜合利用,結合自身國情且與發達國家現狀對比,今后應主要從以下方面入手:加大我國粉煤灰在基建、填充、農業、環保、高附加值等方面的應用,推進西部地區粉煤灰在填埋和農業的應用;完善各利用途徑的標準,在標準制定中應體現我國自身的特殊性并優先制定適用本地區粉煤灰利用的標準;我國粉煤灰利用對政策的依存度過高,因此政策內容應對產灰企業進行詳細的政策引導從而提高產灰企業的治灰主觀能動性,提高粉煤灰的綜合利用率,提高固廢利用信息的透明度,加強粉煤灰綜合利用的社會監督。
    • 作者(Author): 王翰鋒

      摘要:我國能源資源賦存特點和能源結構現狀決定了在今后較長時期內,煤炭作為我國能源安全穩定供應兜底保障的作用很難改變,促進煤炭清潔高效利用既是我國能源革命的必然要求,也是大氣污染防治的有效途徑。長期以來,我國燃煤工業鍋爐是僅次于燃煤發電的第二大燃煤型污染源,也是PM2.5、PM10的主要來源之一。近年來,中國煤炭科工集團煤科院節能技術有限公司組織科研團隊開展煤粉工業鍋爐關鍵技術攻關,并在國內多個大中城市和工業園區推廣應用,取得了顯著的經濟效益、環境效益和社會效益。筆者從單臺鍋爐蒸噸數、節能以及減排3個方面對2011—2019年我國關于燃煤工業鍋爐的政策文件及行業標準進行解析,形成對煤粉鍋爐政策的連續性認知,并對行業未來的潛在預期進行展望。未來我國將繼續加大燃煤小鍋爐淘汰力度,污染物排放標準不斷加嚴,對污染控制水平的要求不斷提高,應從提高行業裝備制造水平、開發集成控制技術、培養研發團隊及技術服務機構、推動與數字經濟的融合以及加強國際合作等方面提升行業內核,打造不可替代的核心競爭力。
    • 作者(Author): 曲江山, 張建波, 孫志剛, 楊晨年, 史達, 李少鵬, 李會泉

      摘要:我國富煤、貧油、少氣的能源結構特點,石油、天然氣對外依存度高的實際情況以及對煤炭高效清潔利用的重視賦予了煤化工產業發展的機遇,作為煤化工產業龍頭的煤氣化技術在中國蓬勃發展。隨著煤氣化技術的大規模推廣,煤氣化渣的堆存量及產生量越來越大,造成了嚴重的環境污染和土地資源浪費,對煤化工企業的可持續發展造成不利影響,煤氣化渣處理迫在眉睫。筆者介紹了煤氣化渣的產生及其帶來的環境問題,煤氣化渣的基本特點,綜述了國內外煤氣化渣在建工建材(骨料、膠凝材料、墻體材料、免燒磚)、土壤水體修復(土壤改良、水體修復)、殘碳利用(殘碳性質、殘碳提質、循環摻燒)、高值化利用(催化劑載體、橡塑填料、陶瓷材料、硅基材料)等方面的研究進展,提出了煤氣化渣綜合利用思路。煤氣化渣主要由SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3、C組成,氣化細渣殘碳含量較氣化粗渣高,煤氣化渣的主要礦相為非晶態鋁硅酸鹽,夾雜著石英、方解石等晶相,富含硅、鋁、碳資源的化學組成特點和特殊的礦相構成是煤氣化渣回收利用的基礎。目前煤氣化渣規?;幹美弥饕劢乖诮üそú?、生態治理等方面,但因其碳含量高、雜質含量高等特點,導致建工建材摻量低、品質不穩定,生態治理二次污染嚴重等問題,經濟和環境效益差。在資源化利用方面,結合煤氣化渣資源特點,目前主要在碳材料開發利用、陶瓷材料制備、鋁/硅基產品制備等方面引起廣泛關注,雖然經濟效益相對顯著,但均處于實驗室研究或擴試試驗階段,主要存在成本高、流程復雜、雜質難調控、下游市場小等問題,無法實現規?;?。為了提高企業經濟效益,同時解決企業環保難題,結合煤氣化渣堆存量大、產生量大、處理迫切的現狀以及富含鋁、硅、碳資源的特殊屬性,建議煤氣化渣的綜合利用思路為“規?;{解決企業環保問題為主+高值化利用增加企業經濟效益為輔”。開發過程簡單、適應性強、具有一定經濟效益的煤氣化渣綜合利用技術路線,是目前煤氣化渣利用的有效途徑和迫切需求。
    • 作者(Author): 石朝亭, 蔡軍, 任強強, 吾慧星, 馬海軍

      摘要:我國是水泥生產和消費大國,水泥行業已成為我國繼熱力發電和交通運輸之后的第三大NOx排放源,是引起我國霧霾天氣的主要成因之一。隨著水泥工業NOx排放標準的不斷提高,燃煤水泥窯爐低NOx排放控制技術的發展越來越受到重視。為清晰了解水泥行業常見低NOx排放控制技術的優化方向和新型低NOx排放控制技術的發展現狀,為水泥工業實現超潔凈綠色生產提供技術儲備,筆者梳理總結了燃煤水泥窯爐常見低NOx排放控制技術以及新型低NOx排放控制技術。圍繞燃煤水泥窯爐常見低氮脫硝技術,闡述了燃燒前、燃燒中以及燃燒后等各種低NOx排放控制技術的降氮原理、特點以及應用現狀,并指出了這些技術在實際應用中面臨的問題;同時介紹了燃燒前、中、后等各種低NOx排放控制技術的組合應用。重點介紹了近年來新涌現出的以兩步還原法為代表且具有潛力的低氮脫硝技術,論述其降氮原理及研究發展現狀,對比總結了水泥行業常見低NOx排放控制技術以及新型低NOx排放控制技術的脫硝效率、研究和應用現狀。面對日益嚴峻的減排形式,水泥行業深度脫硝工作的開展勢在必行。結合常見低NOx排放控制技術的減排原理、優勢以及存在的問題,建議水泥行業可采用燃燒中與燃燒后各種低氮控制技術的組合應用方案,以此達到降本增效的目的,并具體提出了水泥行業現有生產線以及新建生產線可行的組合應用方案??紤]到各種新型低NOx排放控制技術的降氮原理和發展現狀,筆者對水泥行業低氮脫硝技術未來的研究和努力方向進行展望,認為未來水泥行業低NOx排放控制技術的發展應注重提高還原氛圍下的碳還原能力,以激發碳還原能力為核心進行現有技術的優化以及新技術的探索,同時應考慮到與低氮燃燒技術相匹配的精準自動化、智能化測控設備的應用,以全方位監測、反饋系統的相關指標,更好地發揮低NOx排放控制技術的降氮脫硝效果。
    • 作者(Author): 杜俊濤, 聶毅, 呂家賀, 馬江凱, 郟慧娜, 張敏鑫, 孫一凱, 鄭雙雙, 白璐

      摘要:中間相炭微球(MCMB)具有良好鋰離子擴散性、導電性和機械穩定性等優勢,是目前應用廣泛、綜合性能優異的鋰離子電池負極材料,但較低理論比容量是制約其發展的關鍵因素。為了獲得性能優良的MCMB基鋰離子電池負極材料,改性修飾和復合材料已然成為目前研發重點。筆者論述了碳結構、表界面和復合材料等微觀結構設計對MCMB負極材料電化學性能的影響。從碳堆積結構類型、有序性、層間距以及球體粒徑大小等方面,論述了碳結構微觀設計對MCMB電化學性能的影響。發現具有亂層結構的MCMB在充放電過程中內部產生應力較小,且碳結構較穩定,具有優異循環穩定性;內部具有大量微孔或碳層間距較大的MCMB,在充放電過程中可提高鋰離子在電極中的遷移速率,并提供更多的儲鋰空間,一般具有優良的充放電比容量和倍率性能;小粒徑MCMB具有較短的鋰離子遷移路徑和隨之增加的比表面積,通常具有較好倍率性能,伴隨著可逆比容量和充放電效率的衰減。從表界面碳層改性、包覆和摻雜改性等方面,論述了表界面改性對MCMB電化學性能的影響。表面碳層修飾可增加MCMB與電解液的相容性及其比表面積,提高了與電解液的接觸面積及貯鋰容量,改善了鋰離子電池負極材料的電化學性能;另外,MCMB表面包覆一層無定型碳,可避免其表面與電解液直接接觸,減少電化學副反應的產生,提升其可逆比容量。從碳活性物質復合材料、非碳活性物質復合材料等方面,論述了復合材料微觀結構設計對MCMB電化學性能的影響。碳活性物質可降低MCMB內部碳層結構的有序性,減少鋰離子嵌入過程中的內部應力,提升MCMB循環穩定性。非碳活性物質誘導MCMB生成更加有序的碳層結構,提高MCMB的比表面積,從而改善MCMB表面與電解液分子的接觸能力及其嵌鋰性能,有利于提升MCMB負極材料可逆比容量、循環性能和倍率性能。MCMB具有高碳層間距和多缺陷位點等結構特征,有利于鈉離子自由脫嵌,應用于鈉離子電池時具有良好的可逆比容量、循環穩定性和倍率性能。MCMB的不規則定向層狀結構經活化等處理具有較高比表面積,可應用于超級電容器電極材料。最后提出在高性能鋰離子電池電極材料快速發展的需求下,從微觀結構角度設計MCMB納米復合材料將是MCMB負極材料的研究重點。

    主辦單位:煤炭科學研究總院有限公司 中國煤炭學會學術期刊工作委員會

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