李崢輝;盧偉業(yè);龐曉坤;李運(yùn)泉;白凱杰;李越勝;盧志民;姚順春

筆者分析總結(jié)了燃煤發(fā)電企業(yè)碳排放計(jì)量方法,研發(fā)了適用于火電企業(yè)的碳排放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),并成功在某320 MW熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行了應(yīng)用示范,實(shí)現(xiàn)了總碳排放量、碳排放速率等主要參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)和歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)?；诒鞠到y(tǒng)監(jiān)測(cè)的碳排放數(shù)據(jù),對(duì)比了直接監(jiān)測(cè)碳排放與核算碳排放的結(jié)果,分析了兩者之間的差異原因。

筆者通過化學(xué)還原法將Pt和Cu 2 O納米顆粒沉積在銳鈦礦TiO 2 晶體表面,系統(tǒng)研究了Pt、Cu共改性對(duì)TiO 2 光催化還原CO 2 性能的影響。研究認(rèn)為，Pt-Cu/TiO 2 催化劑可將CO 2 選擇性地還原為CH 4 。經(jīng)3次循環(huán)試驗(yàn),催化劑的活性未降低,具有良好的穩(wěn)定性。

基于催化臭氧氧化去除煤化工廢水中污染物—苯系物

筆者自主制備了多孔臭氧催化劑,并對(duì)催化劑進(jìn)行表征分析;考察了催化臭氧化降解BTEX的最佳反應(yīng)條件,并對(duì)不同反應(yīng)體系中自由基的激發(fā)情況進(jìn)行比對(duì);在此基礎(chǔ)上探究催化臭氧化對(duì)BTEX的去除機(jī)理,為BTEX在實(shí)際處理過程中的技術(shù)應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

抗結(jié)渣生物質(zhì)燃料研究進(jìn)展

筆者介紹了生物質(zhì)中堿金屬的存在形式及其熱轉(zhuǎn)化過程中鉀的釋放路徑、遷移規(guī)律,概括了生物質(zhì)熱轉(zhuǎn)化利用過程中的結(jié)渣機(jī)制,總結(jié)了鋁基、鈣基、磷基3種添加劑在生物質(zhì)抗結(jié)渣過程中的作用機(jī)理。磷基添加劑可較好地解決煙道與爐底結(jié)渣問題,鈣基添加劑只能解決爐底結(jié)渣但會(huì)造成嚴(yán)重的煙道結(jié)渣,鋁基添加劑雖能達(dá)到與磷基相近的結(jié)果,但成本較高且作用效果隨溫度的升高而減弱。

α-Fe ₂ O ₃ 表面SO ₂ 吸附及SO ₃ 催化生成的密度泛函分析

筆者 建立了 α-Fe 2 O 3 （001） 表面,利用密度泛函分析方法,對(duì) SO ₂ 和 O ₂ 在 α-Fe 2 O 3 （001） 表面的吸附方式進(jìn)行研究 , 得到 SO ₂ 的穩(wěn)定吸附構(gòu)型和 O ₂ 在Fe 2 O 3 表面的解離方式,利用過渡態(tài)搜索方法研究了 α-Fe 2 O 3 表面催化生成 SO ₃ 的反應(yīng)路徑和反應(yīng)能壘,并對(duì)比了氣相反應(yīng)生成 SO ₃ 的反應(yīng)能壘。

筆者 通過對(duì)NO _x 的生成機(jī)理進(jìn)行分析,以CFB鍋爐燃燒產(chǎn)生的燃料型NO _x 為主體,應(yīng)用數(shù)學(xué)建模與仿真的方法,以給煤量、風(fēng)量等作為模型輸入,建立爐膛出口CO濃度預(yù)測(cè)模型,并以此模型為基礎(chǔ),與即燃碳模型為輸入,建立可以用于控制的爐膛出口NO _x 濃度預(yù)測(cè)模型。

筆 者 利用一系列檢測(cè)手段 , 對(duì)中國(guó)西北地區(qū)產(chǎn)出的 2 種典型垃圾焚燒飛灰進(jìn)行物相組成、礦相結(jié)構(gòu)、孔道及比表面積、元素賦存形態(tài)研究 , 并通過固體廢物毒性浸出試驗(yàn)（ TCLP ） , 對(duì) 2 種典型垃圾焚燒飛灰的浸出毒性進(jìn)行分析比較通過 TCLP 浸出試驗(yàn)發(fā)現(xiàn) , 這 2 種垃圾焚燒飛灰均存在重金屬被浸出的可能性 , 存在一定的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn) , 因此需要對(duì)垃圾焚燒飛灰進(jìn)行妥善處置 , 降低其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)影響。

筆 者 針對(duì)SCR反應(yīng)器的流場(chǎng)開展數(shù)值模擬以及導(dǎo)流板和整流板的結(jié)構(gòu)優(yōu)化,基于Realizable k-ε模型和多孔介質(zhì)模型,通過對(duì)全尺寸SCR反應(yīng)器模型的速度場(chǎng)的模擬,研究導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)、整流板數(shù)量對(duì)于SCR脫硝系統(tǒng)的流場(chǎng)組織和氣流均勻性的影響。通過模擬SCR反應(yīng)器內(nèi)的顆粒分布,研究飛灰顆粒對(duì)流場(chǎng)的影響。通過計(jì)算整流板前截面的相對(duì)速度偏差和分析不同優(yōu)化方案下的SCR反應(yīng)器的速度場(chǎng),評(píng)估導(dǎo)流板和整流板的導(dǎo)流效果,進(jìn)而確定最佳方案。

筆 者 基于Fluent軟件,構(gòu)建三維穩(wěn)態(tài)CFD模型,對(duì)濕法脫硫后煙氣的冷凝過程進(jìn)行數(shù)值模擬研究,將優(yōu)化設(shè)計(jì)后的冷凝室作為計(jì)算對(duì)象,充分考慮氣液兩相流之間的能量、質(zhì)量、動(dòng)量交換,全面討論了冷凝室本身結(jié)構(gòu)和氣液兩相參數(shù)對(duì)傳熱傳質(zhì)的影響。

碳含量對(duì)煤矸石活化及酸浸提鋁的影響

筆者考察了不同氧氣濃度、煅燒溫度對(duì)煤矸石熱活化酸浸提鋁效率的影響,并對(duì)比了煤矸石和無(wú)煙煤調(diào)配煤矸石中碳含量對(duì)煤矸石熱活化酸浸提鋁效率的影響 。煤矸石和配碳煤矸石中碳含量對(duì)煤矸石熱活化酸浸提鋁效率有一定影響且規(guī)律相似,碳含量低于23%時(shí),鋁浸出率隨碳含量的增加而降低;碳含量高于23%時(shí),鋁浸出率隨碳含量的增加而提高。

筆 者 利用一維小室模型對(duì)摻混不同比例煤泥的CFB鍋爐運(yùn)行工況進(jìn)行模擬,研究了摻混煤泥比例對(duì)CFB鍋爐爐膛內(nèi)物料平均粒徑、顆粒停留時(shí)間以及爐膛上部物料濃度的影響,確定了大比例摻燒煤泥條件下的流態(tài)優(yōu)化條件。當(dāng)鍋爐負(fù)荷為300 MW時(shí),摻燒煤泥后床溫明顯降低,飛灰含碳量和排煙溫度隨著摻燒煤泥比例的增加而增大,底渣含碳量則隨著摻燒煤泥比例的增加而降低。為了實(shí)現(xiàn)大比例摻燒,建議控制矸石的入爐煤粒徑,且需要強(qiáng)化尾部吹灰或適當(dāng)調(diào)整尾部受熱面。  

筆者針對(duì)鍋爐機(jī)組存在的問題,通過建立改造前、后的模型計(jì)算分析,進(jìn)行了導(dǎo)流板布置的優(yōu)化設(shè)計(jì)、CFD流場(chǎng)分布、優(yōu)化SCR系統(tǒng)導(dǎo)流板設(shè)計(jì)、聲波與蒸汽吹灰器結(jié)合吹灰和氨注射柵格優(yōu)化升級(jí)等工作,對(duì)脫硝系統(tǒng)煙道易產(chǎn)生積灰的部位增加聲波吹灰器,對(duì)噴氨格柵噴嘴數(shù)量及氨空混合器升級(jí),同時(shí)開展鍋爐SCR脫硝噴氨熱態(tài)優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)工作。

臥式液態(tài)排渣旋風(fēng)爐燃燒高堿煤試驗(yàn)研究

為研究液態(tài)排渣臥式旋風(fēng)爐燃用新疆高堿煤液渣捕捉堿金屬特性,在實(shí)驗(yàn)室條件下搭建液態(tài)排渣臥式旋風(fēng)試驗(yàn)爐,并對(duì)新疆沙爾湖煤進(jìn)行燃燒試驗(yàn),對(duì)試驗(yàn)過程中在臥式液態(tài)排渣旋風(fēng)試驗(yàn)爐內(nèi)采集到的灰渣樣進(jìn)行SEM-EDS分析,根據(jù)其分析結(jié)果計(jì)算灰渣樣中堿金屬的固堿率,同時(shí)觀察試驗(yàn)過程中爐膛內(nèi)壁液渣的形成情況,測(cè)量爐內(nèi)溫度分布情況。

筆 者以煤炭資源型城市淮南市為例,采用層次分析法,從自然環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境、環(huán)境污染治理3方面構(gòu)建煤炭資源型城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)模型。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合淮南市實(shí)際情況,對(duì)淮南市2010—2018年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià),根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果提出進(jìn)一步改善淮南市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的建議。

為了調(diào)節(jié)煤基壓塊破碎顆?；钚蕴康目捉Y(jié)構(gòu),分別以大同煙煤和靈武煙煤為原料,FeCl ₃ 為金屬添加劑,采用壓塊工藝制備活性炭,重點(diǎn)考察混合法、浸漬法和離子交換法引入Fe元素對(duì)活性炭孔結(jié)構(gòu)和磁性能的影響。利用熱重分析了煤的炭化過程和炭化料的活化過程,采用X射線衍射分析了炭化料樣品的微晶結(jié)構(gòu)和無(wú)機(jī)礦物質(zhì)組成,采用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)和低溫N ₂ 吸脫附表征了活性炭的磁性能和孔結(jié)構(gòu)。

筆者在引入高溫?zé)煔獾哪M分解爐內(nèi)進(jìn)行空氣分級(jí)燃燒試驗(yàn),研究配風(fēng)位置、配風(fēng)比例以及石灰石/煤比例對(duì)分解爐內(nèi)燃燒和NO _x 排放特性的影響規(guī)律。

氣化濾餅中碳賦存形態(tài)及循環(huán)摻燒可行性研究

煤氣化技術(shù)作為煤炭高效清潔轉(zhuǎn)化利用的重要技術(shù),其無(wú)機(jī)組分約占20%,主要以氣化灰渣（氣化濾餅和粗渣）形式外排,其中氣化濾餅碳含量達(dá)20%～50%,是資源化利用的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸,由于缺乏對(duì)碳微觀物化性質(zhì)的深入分析,導(dǎo)致脫碳效率低、成本高,主要以堆存方式處理,造成環(huán)境污染。針對(duì)上述問題,以內(nèi)蒙古某公司氣流床氣化得到的氣化濾餅為研究對(duì)象,采用一系列檢測(cè)手段對(duì)氣化灰渣的元素/礦相組成、碳結(jié)晶度、碳在不同粒度中的分布規(guī)律、碳與無(wú)機(jī)相賦存形態(tài)和微觀形貌、碳失重范圍以及氣化濾餅的反應(yīng)活性等方面進(jìn)行研究。

日趨嚴(yán)苛的燃煤氮氧化物（NO _x ）排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)煤粉工業(yè)鍋爐性能提出了較高的要求,我國(guó)現(xiàn)有的煤粉工業(yè)鍋爐燃燒器難以通過運(yùn)行優(yōu)化直接達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)?；诖碎_發(fā)了一種用于煤粉工業(yè)鍋爐的新型預(yù)燃式低氮旋流燃燒器,并在25t/h煤粉工業(yè)鍋爐上進(jìn)行試驗(yàn),研究了一次風(fēng)率、二次風(fēng)配比、旋流葉片角度、再循環(huán)風(fēng)（FGR）及燃盡風(fēng)（OFA）對(duì)NO _x 排放和燃燒效率的影響。

為應(yīng)對(duì)大氣污染嚴(yán)重問題,我國(guó)近年來加速了"煤改氣"政策的推行,燃煤鍋爐逐漸被燃?xì)忮仩t替代,開發(fā)和設(shè)計(jì)新型低氮燃?xì)馊紵骶哂兄匾饬x。為響應(yīng)國(guó)家"低氮環(huán)保"號(hào)召,提出了一種新型微火焰燃?xì)獾偷紵?。采用?shù)值模擬方法對(duì)該燃燒器進(jìn)行了相應(yīng)的孔徑結(jié)構(gòu)優(yōu)化,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒工況模擬,以選出燃燒的最優(yōu)工況。

筆 者 采用深度浮選聯(lián)合氧化方法對(duì)貴州某高硫煤進(jìn)行脫灰脫硫提質(zhì)研究,通過接觸角測(cè)試不同捕收劑的性能,研究不同捕收劑對(duì)浮選脫灰的影響規(guī)律,不同灰分抑制劑和硫分抑制劑對(duì)浮選脫灰脫硫的影響,并進(jìn)行閉路浮選試驗(yàn)。采用化學(xué)氧化對(duì)浮選精煤進(jìn)一步脫硫處理,研究了不同氧化劑對(duì)浮選精煤化學(xué)脫硫的影響規(guī)律,并通過紅外光譜和掃描電鏡證明脫灰脫硫機(jī)理。

筆者通過模擬煙氣氣氛對(duì)金屬材料15CrMoG和T91進(jìn)行高溫腐蝕試驗(yàn),并采用KCl涂抹方法模擬受熱面表面堿金屬鹽的沉積腐蝕現(xiàn)象,利用SEM、EDS和XRD等檢測(cè)方法分析腐蝕產(chǎn)物的形貌與組成,研究金屬材料、腐蝕時(shí)間和反應(yīng)溫度對(duì)堿金屬氯化物高溫腐蝕的影響。

筆者 為了實(shí)現(xiàn)半焦在煤粉工業(yè)鍋爐中的穩(wěn)定燃燒及NO x 排放的降低,采用兩段式滴管爐開展半焦空氣分級(jí)燃燒NO x 排放規(guī)律研究。筆者對(duì)半焦空氣不分級(jí)燃燒NO x 排放規(guī)律進(jìn)行了研究,主要探究了主燃區(qū)溫度（1000～1400℃）及過量空氣系數(shù)的影響,為后續(xù)空氣分級(jí)燃燒降低NO x 的效果提供對(duì)比依據(jù)。半焦空氣分級(jí)燃燒試驗(yàn)主要研究了主燃區(qū)溫度（1000～1400℃）及二次風(fēng)比例（0.4～0.8）的影響,并從燃盡率、NO x 減少比例、灰樣微觀孔隙和形貌等方面進(jìn)行論證。

筆者以14MW高速煤粉燃燒器為研究對(duì)象,采用數(shù)值模擬的方法,研究旋流強(qiáng)度、二次風(fēng)溫度等關(guān)鍵參數(shù)對(duì)燃燒器內(nèi)煤粉燃燒的影響,針對(duì)燃燒器內(nèi)煤粉燃燒特點(diǎn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

筆者通過對(duì)歷史在線數(shù)據(jù)、理論分析與計(jì)算,對(duì)燃煤電廠脫硫水平衡的影響因素進(jìn)行全面總結(jié)與量化分析。明確燃煤煤質(zhì)、環(huán)境條件、脫硝等環(huán)保設(shè)施對(duì)脫硫水平衡的影響。燃煤煤質(zhì)的全水和氫含量影響最大，環(huán)境溫度和濕度的影響明顯，空氣過剩系數(shù)（或氧量）也有較大影響。采用SNCR等工藝時(shí),尿素溶液中含大量水,對(duì)脫硫排煙溫度的影響可達(dá)1℃。脫硫入口煙溫對(duì)脫硫排煙溫度的影響明顯,具體差異與脫硫入口煙溫和煤質(zhì)有關(guān)。此外,機(jī)組負(fù)荷等因素也會(huì)對(duì)脫硫水平衡產(chǎn)生較大影響。

為了探究煙氣中不同酸性氣氛對(duì)氧化物吸附氣相砷的影響特性,選取燃煤飛灰中部分礦物質(zhì)氧化物CaO、MgO、Fe ₂ O ₃ 為吸附劑,在兩段式固定床反應(yīng)器中開展700/900℃模擬煙氣氣氛、O ₂ /CO ₂ 氣氛及含有HCl、SO ₂ 氣氛的模擬煙氣條件下氧化物吸附氣相砷試驗(yàn)。樣品吸附砷含量經(jīng)HCl酸液提取后由原子熒光光度計(jì)測(cè)量,吸附劑比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)特性由BET分析獲得,樣品微觀形貌經(jīng)SEM分析獲得。

針 對(duì)粉煤灰固廢的處理/處置問題,采用濕式化學(xué)的方法將其合成沸石,探索粉煤灰的資源化高值利用方式。通過設(shè)計(jì)四因素、三水平的正交合成試驗(yàn),結(jié)合陽(yáng)離子交換容量的評(píng)價(jià),確定濕式化學(xué)方法下粉煤灰合成沸石的最佳工況。為了檢驗(yàn)合成的沸石對(duì)陽(yáng)離子重金屬的吸附脫除效果,進(jìn)行9種正交工況下合成的沸石對(duì)重金屬Pb（Ⅱ）的吸附脫除試驗(yàn),同時(shí)研究了合成的沸石對(duì)陰離子基團(tuán)的吸附脫除。

筆者以煤制油選煤廠的流程樣品為試驗(yàn)煤樣,通過工業(yè)分析、顯微鏡分析和紅外光譜分析方法,結(jié)合在線計(jì)量工具,分析了不同有機(jī)組分在生產(chǎn)過程中的遷移規(guī)律,給出了選煤廠提高產(chǎn)品質(zhì)量的理論途徑。

燃煤工業(yè)亞微米顆粒物的排放會(huì)危害環(huán)境和人體健康,而團(tuán)聚方法是脫除亞微米顆粒的主要手段之一。通過搭建亞微米顆粒湍流團(tuán)聚試驗(yàn)臺(tái),利用掃描電遷移率粒徑譜儀（SMPS）測(cè)量湍流段前后進(jìn)出口亞微米不同粒徑數(shù)量濃度,研究不同擾流柱排列對(duì)亞微米顆粒團(tuán)聚效率的影響,并結(jié)合Fluent軟件分析了流場(chǎng)對(duì)顆粒團(tuán)聚效率的影響。