- 苏小宁;邱纪翔;梅应丹;
CCUS是中国守牢能源安全底线、积极稳妥推进碳中和不可或缺的技术选择。然而,当前国内CCUS全流程技术的规模应用和集成程度仍处于滞后和无序规划状态,其减排贡献尚不足以支撑碳中和目标下的CCUS减排需求。为有效解决该问题,需对CCUS集群布局的关键问题和产业化发展策略进行全面深入的研究。基于此,通过“认识问题—分析问题—应对问题”的思路对CCUS技术发展现状、集群布局优化和产业化发展策略设计3个方面的国内外文献进行梳理归纳,结果发现:CCUS技术在发展水平、应用模式和技术成本等方面存在显著的异质性,经济成本是制约其发展的关键因素。源汇匹配模型缺乏高精度数据支撑和更全面的现实约束条件,也未考虑除CO_2强化石油开采以外的碳利用方式,导致现有部署方案的可行性难以支撑CCUS集群布局的未来发展需要。同时,缺乏有效且可持续的激励政策和商业模式,进一步削弱了CCUS技术的经济可行性。建议未来研究应加强二氧化碳封存与利用能力的多维度评估研究,为CCUS集群布局提供更为科学和全面的数据支持。优化源汇匹配模型,明确与碳中和目标相一致的CCUS整体布局方案及多阶段发展任务。综合考虑CCUS的经济属性、激励政策的社会成本及其对环境-能源-经济造成的系统性影响,深化CCUS产业化和商业模式的设计与效果评估。
2025年S2期 v.31 1-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 795K] [阅读次数：0 ] - 余学海;李东航;黄艳;赵瑞;郑旭帆;杨亚利;董文峰;杨阳;徐冬;
高运行能耗是制约化学吸收法碳捕集技术大规模商业应用的重要因素之一,工艺参数优化是降低再生能耗的有效途径。搭建了吸收塔内CO_2吸收传热传质耦合模型,通过对塔内吸收过程进行模拟计算进而优化工艺参数。经Aspen Plus模拟和现场数据结果验证,模型对塔内复杂的传热传质耦合过程具有良好的预测能力。采用MEA吸收剂的碳捕集装置工艺参数优化结果表明:再生能耗随初始贫液负载先降低后略微升高,贫液负载过低会导致再生能耗升高;综合考虑捕集率与再生能耗,当贫液负载为0.207 mol/mol时,吸收塔捕集率为90.04%,再生能耗为3.21 GJ/t (不含节能工艺)。该研究为化学吸收法碳捕集系统吸收塔内复杂传热传质耦合过程探究提供了新方法,对工程实际具有指导意义。
2025年S2期 v.31 13-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 1157K] [阅读次数：0 ] - 刘婧;王腾;程凡;李强;熊卓;赵永椿;张军营;
直接空气碳捕集(DAC)技术能够选择性捕集空气中的CO_2,有利于解决捕集和利用过程中的地域性错位问题。目前,直接空气碳捕集研究主要集中在实验室规模下对捕集性能的探究,并未形成全流程的工艺系统。基于此,研究了伯胺、仲胺和叔胺3种类型胺溶液的CO_2捕集和解吸性能,并通过~(13)C核磁共振(NMR)光谱法定性检测吸收剂在捕集和解吸过程中的产物变化,探究了填料类型、填料高度和液气比等操作条件对捕集性能的影响,构建了捕集解吸全流程系统,开发了百升级移动式空气碳捕集集成装置。结果表明:伯胺由于N原子上结合位点较多,能够更快地与CO_2反应形成氨基甲酸酯而具有更高的捕集性能,伯胺中异丙醇胺(1A2P)表现出最高的捕集解吸性能。带壁流圈的金属孔板波纹规整填料具有更优异的气液传质性能,且随着填料高度的增加捕集效率逐渐增加,捕集性能随液气比先增加后保持平稳,液气比为100 mL/L时的捕集效率达到了96%。在开发的百升级移动式装置中,运行试验结果显示,吸收塔出口CO_2浓度接近0,解吸塔出口CO_2浓度可随载气流量大小灵活调节,展现出良好的捕集效率和可操作性。研究构建的全流程DAC系统实现了从实验室研究到小型化应用技术的转化,丰富了直接空气碳捕集的应用场景,为后续规模化发展提供参考。
2025年S2期 v.31 21-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1362K] [阅读次数：0 ] - 李学琴;王志伟;刘鹏;何聂燕;魏潇;雷廷宙;
大气中CO_2含量的快速增加引发了温室效应等系列环境问题,CO_2的利用对于实现“碳达峰、碳中和”的目标至关重要。催化加氢是将CO_2选择性转化为有价值化学品的重要方法,其中甲醇是一种重要的化学原料,可用作合成化学品和燃料的平台分子。CO_2催化加氢制甲醇的关键在于开发低成本、环保和高效的催化剂。铜基催化剂因其低成本和甲醇合成高效性而得到广泛研究,但CO_2化学键稳定,温度过低时难以实现C=O键的激活和断裂,且反应过程中存在副反应和催化剂失活等问题。因此,重点阐述了CO_2加氢制甲醇的r-甲酸反应机理、RWGS+CO加氢(RWGS+CO Hydrogenation)反应机理和反式-COOH反应机理;归纳了铜基金属-载体结构及氧空位等催化剂关键性质对其选择性、稳定性和活性的影响,进一步为揭示甲酸盐反应机理的作用机制提供见解;总结了Cu/ZnO、Cu/ZrO_2、Cu/ZnO/ZrO_2催化剂加氢过程中CO_2活化方式、反应中间体结合及反应机理;论述了制备方法对Cu基催化剂结构特点、活性位点及还原条件差异的影响,为合理设计具有高活性、选择性和稳定性的催化剂提供指导。
2025年S2期 v.31 30-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1305K] [阅读次数：0 ] - 边家瑜;李昌陵;荆世博;刘晓静;李金航;
针对区域能源系统中存在的能源运营商和负荷聚合商利益冲突问题,提出了考虑多种能源相互转换的一体化能源定价策略,构建了电-气-热-氢互联一体化能源系统双层优化模型。上层运营商通过设定能源价格和向用户聚合商销售能源,实现收益最大化。下层用户模式根据能源价格积极调整能源使用策略,实现能源成本经济性最优化,双方理性地追求各自利益的最大化。同时考虑新能源消纳制氢-储热-蓄电池混合储能与碳交易机制,实现可再生能源时空消纳需求与能源系统低碳化优化。最终上层能源运营商效益23 322.36元,下层负荷聚合商收益达到18 561.25元,且碳排放整体降低12.67%。不同场景优化结果表明:基于Stackelberg博弈所构建的双层优化模型能够实现运营商与聚合商收益提升与低碳化运营。
2025年S2期 v.31 40-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 1212K] [阅读次数：1 ] - 李昌陵;边家瑜;高真彧;于志勇;佟曦;
在科技发展与可持续能源需求的背景下,我国新能源领域成果显著,但新能源特性给电力系统运行带来挑战。新型电力系统借助智能灵活技术应对,储能虽应用广泛,却面临诸多问题,需探索价值提升与优化配置策略。同时,储能系统投资成本高、回报各异,电网碳排放因子研究不断深入,但现有研究未能有效协同新能源消纳与电网低碳性。为此,提出储能分层容量配置方案,上层考虑储能配置成本和电网碳排放因子,下层考虑新能源消纳率和火电机组处理成本,基于分解协调思想求解储能最佳容量配置与运行优化结果。以西北某地区为研究对象,结果显示:配置储能后,新能源消纳率提升近10%,电网碳排放因子降低3%以上,成本达到最优效果,同时对未来5 a的最优化储能容量配置进行趋势预测。
2025年S2期 v.31 50-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 850K] [阅读次数：0 ] - 李德全;邱腾龙;熊俊;马亚亚;杨晓勤;莫文龙;常承林;申威峰;樊星;
通过开展准东煤(ZDC)与循环流化床煤气化灰渣(FA:飞灰、BA:底渣)及德士古气流床煤气化灰渣(FS:细渣、CS:粗渣)的CO_2共气化实验,揭示气化灰渣对准东煤气化过程的影响机制。基于热重(TG-DTG)技术,对比分析了不同气化灰渣与ZDC混合样品的升温失重曲线(TGA)和失重速率曲线(DTG),发现气化灰渣的添加显著改变了ZDC的热失重行为。通过引入反应性指数R_(0.5)和比反应性指数,定量评价了添加不同气化灰渣后各混合样品的CO_2气化反应活性。相较于准东煤,添加不同气化灰渣后,准东煤与之共气化的R_(0.5)值均有所提升,相比之下FA的添加尤为突出,其R_(0.5)高达0.075,充分说明气化灰渣的添加对准东煤气化活性具有显著的促进作用,可能的机制包括改善传热传质过程、提供催化活性位点或改变反应路径等。采用Coast-Redfern动力学模型对实验数据拟合分析,建立-ln[(1-x)/T~2]与1/T的线性关系,计算得出各体系CO_2气化反应的活化能:ZDC为160.29 kJ/mol、ZDC+FA为248.89 kJ/mol、ZCD+BA为202.59 kJ/mol、ZDC+CS为188.13 kJ/mol、ZDC+FS为205.33 kJ/mol,即相比之下CS的添加更有利于准东煤的气化反应过程。
2025年S2期 v.31 58-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1365K] [阅读次数：0 ] - 刘文峰;沈伯雄;温昕彤;李晓辉;康东芮;赵忠;
Li_2ZrO_3是一种高效的高温CO_2固体吸附剂。然而,合成方法对其CO_2吸附性能存在很大影响。以溶胶凝胶法、高温固相法、结晶法合成了Li_2ZrO_3,深入探究了制备方法对Li_2ZrO_3吸附CO_2性能的影响。通过XRD、SEM、N_2吸附-脱附对Li_2ZrO_3材料的晶体结构、表面形貌及孔结构特征进行了表征分析。利用热重分析(TGA)测量了Li_2ZrO_3材料对CO_2的吸附速率、吸附容量以及吸附稳定性。结果表明,以溶胶凝胶法制备的Li_2ZrO_3孔隙发达,CO_2吸附能力强,且经过6个CO_2吸附和脱附循环后增重仍能保持在20.88%。
2025年S2期 v.31 66-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 1050K] [阅读次数：0 ] - 宋佳峰;安雪;李德全;熊俊;马亚亚;武建军;莫文龙;常承林;申威峰;樊星;
以新疆某煤化工企业生化污泥(BS)为研究对象,系统考察了污泥对黑山煤(HSC) CO_2气化性能的影响。通过工业分析、元素分析和红外分析,解析了BS和HSC的化学成分和结构特征。通过TG-DTG与Coats-Redfern模型对BS、HSC及两者混合样品(BS:HSC为0.2:1)进行热失重行为与CO_2气化反应性分析及气化动力学模拟。结果表明,BS中含有较高的挥发分(54.31%质量分数)和灰分(36.31%质量分数),表面官能团以醇类或酚类的—OH伸缩振动为主,说明BS中含有丰富的有机组分,可为气化反应过程提供碳源。通过CO_2气化性能测试,在970～1 000℃,泥煤共气化混合样品的碳转化率始终高于HSC单独气化,泥煤共气化失重率最终为54.85%,相较于HSC单独气化(43.40%)提升了26.38%。气化反应过程中,混合样品的共气化转化速率始终高于黑山煤,且经动力学分析得到气化反应的活化能由1 027.20 kJ/mol降低至650.34 kJ/mol,与HSC单独气化相比,活化能降低了36.69%。说明BS的掺混显著提高了黑山煤CO_2气化的碳转化率和气化速率,降低了黑山煤的气化反应活化能,展现出良好的协同效应,为生化污泥的资源化利用提供了理论依据。
2025年S2期 v.31 72-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 1561K] [阅读次数：0 ] - 郭龙益;王禹皓;郑燕娥;付俊儒;王春良;尹辉;张爱敏;吴妃锋;李孔斋;
随着工业文明的迅速发展,能源消耗和环境污染问题日益突出,其中CO_2的过量排放导致的环境问题对全球的经济造成很大的损失。如何减少和更高效的利用CO_2成为全球的焦点,在此背景下,CO_2催化加氢制甲醇技术因其“碳循环闭合”特性备受关注。铜基催化剂在CO_2加氢制甲醇领域具有广泛的工业应用潜力,在传统的铜基催化剂中,金属铜作为活性位点分散于金属氧化物载体表面。近年研究表明氧化物载体不仅是金属活性成分的惰性基底,还能够直接参与催化反应。为了系统的了解金属氧化物种类对CO_2加氢制甲醇的调控机制,采用有序大孔模板法制备了一系列的大孔Cu负载常见金属氧化物的催化剂。通过SEM和TEM观察到每个催化剂都具有三维有序大孔结构,孔径大小为220 nm。XRD显示催化剂中的铜元素由CuO被还原为金属Cu,经过反应100 h之后铜元素还是以金属Cu的形式存在,且金属载体Cu颗粒略微变大,说明催化剂的结构稳定。通过XPS去了解催化剂表面的表面结构特性,结果显示,分散在载体Cu上的小颗粒金属氧化物呈现出与块状金属氧化物不同的结构特性。通过CO_2-TPD和NH_3-TPD表明,在ZrO_2-9Cu催化剂中存在强碱性位点,其抑制了活性中间产物的吸附,从而导致甲醇选择性最低(63.8%),在Cr_2O_3-9Cu催化剂中存在过多的强酸性位点,其抑制了甲醇的产率,导致甲醇的产率最低(66.58 g_(MeOH)/(kg_(cat)·h)),其中Al_2O_3-9Cu催化剂的甲醇产率最高为270.64gMeOH/(kg_(cat)·h),表明适量的酸碱性位点以及适中的温度有利于提高甲醇的产率。通过FT-IR探究了CO_2加氢制甲醇的反应路径,其中ZrO_2-9Cu、ZnO-9Cu、Al_2O_3-9Cu、Cr_2O_3-9Cu的反应路径为甲酸盐路径,而CeO_2-9Cu遵循RWGS+CO加氢路径。
2025年S2期 v.31 80-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 2457K] [阅读次数：0 ] - 刘聪敏;程万里;田地;屈治国;
随着全球变暖的加剧,减少大气CO_2浓度迫在眉睫,但传统的碳捕获、利用和储存技术依赖高能耗的气态CO_2纯化再生工艺,严重制约其经济性与规模化应用。碳酸盐电解技术虽然有望与碱性碳捕集技术耦合,通过直接电解捕集液(碳酸盐溶液),从而省略高能耗的纯化再生过程。但因碱性空气接触器需较高pH (≥11.5)保障捕集效率,而碳酸盐电解需要较低pH (≤9.5)提升CO_2还原选择性,捕集效率与电解性能相互制约导致上述两种装置无法直连。为此,提出一种耦合碳酸盐电解与双极膜电渗析(Bipolar Membrane Electrodialysis,BPMED)技术的空气CO_2捕获利用集成系统,通过添加BPMED模块耦合空气接触器与电解槽,在绿电的驱动下实现了空气接触器与电解槽的匹配,与系统物料的循环。构建的技术经济模型显示,所构建的系统中电解槽设备及其辅助系统在资本支出中占据主导地位,其中高电子需求产物如乙烯的电解槽投资与运营成本显著高于其他产物。目前的BPMED膜成本及电耗成本致使系统的净现值(Net Present Value,NPV)低于气态CO_2电解,并且六种目标产品(一氧化碳,甲酸,甲醇,乙烯,乙醇,正丙醇)均为负值。关键参数研究表明:BPMED膜成本的优化只会促使甲酸产生优异的经济性,超过气态二氧化碳系统。将电力成本降低到0.02美元/kWh,甲酸和一氧化碳NPV均超过气态系统。在多参数联合优化过程中,同步优化20%～60%的电价、电解槽电压、电流密度、法拉第效率、电解槽成本、BPMED膜成本、阳离子交换膜选择性及产物售价等八大关键参数可使产品全部盈利,甲酸产物率先实现盈利,而甲醇在全部参数提升的条件下最后突破盈亏平衡点。敏感性分析表明电价、产品售价、电解槽电压是系统最关键的3个影响因素。对于甲酸等标准化价格优势产物,售价波动对NPV的影响权重超越技术参数;而乙烯、乙醇等高能耗产物则对电力成本高度敏感。该发现指明系统优化需实施差异化策略:低电子需求产物应着力提升分离效率以放大售价优势,高电子需求产物则需优先突破电解能效瓶颈。未来技术开发应聚焦双极膜材料创新以降低电阻损耗,同时通过风光储一体化供电模式破解电力成本约束,从而推动CO_2资源化利用从实验室创新向产业化落地跨越。
2025年S2期 v.31 91-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 1793K] [阅读次数：0 ] - 周达;廖运波;江玮松;卢小川;覃琳;刘亦芳;王静;张浩博;
当前全国碳市场的运营环境复杂多变,火电行业区域公司及其所辖基层企业作为碳排放重点领域,面临诸多挑战。在碳排放管理上,数据监测、统计、核查、履约、交易的各环节缺乏统一、标准化的碳排放管控评价体系,致使企业难以准确评估自身碳排放管控水平,对降碳潜力认识模糊,碳达峰碳中和中长期规划也缺乏合理性。以华电四川发电有限公司为例,围绕重塑碳排放管理机制、健全碳达峰碳中和保障机制双核心,从管理与技术维度,制定了“一个行动引领,四个管理体系”为核心的碳排放管控提升行动。在管理方面,建立“双碳”目标分解体系、数据质量管理体系和全过程评价体系,制定近远期碳排放时空分布预测目标,重塑碳排放管理机制,健全“双碳”目标保障机制,建立全流程碳排放管控评价体系,助力区域公司找到短期投资回报率与长期可持续发展目标的平衡点。在技术方面,创立了碳排放时空分布预测算法,建立了数据监测技术体系,规范入炉煤月度缩分样制取方法,建立不确定度评定诊断技术,开展碳排放强度影响敏感性分析,从源头上提升了碳排放数据质量。管理与技术的协同发力极大地激发了火电企业在碳达峰碳中和工作中的自主创新能力,促进绿色低碳转型,也为我国早日实现“双碳”目标夯实了根基。
2025年S2期 v.31 103-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 845K] [阅读次数：0 ] - 申镇;董慧宇;雷贯强;黄鑫水;
综述了碳监测及核算方法的研究进展,系统阐述了直接测量法、模型模拟法和遥感监测法三大碳监测技术体系,以及排放因子法、质量平衡法和过程分析法3类碳核算方法的原理、应用及发展趋势。研究显示,碳监测与核算技术正朝着高精度、广覆盖和强实用性的方向演进,为应对气候变化和实现碳中和目标提供重要支撑。在碳监测方法方面,直接测量法凭借传感器技术(如TDLAS、FTIR)实现排放源端实时监测,其数据合规性强且溯源能力突出,但存在设备成本高、布点代表性不足等局限,通过国产替代和移动监测补充策略可有效缓解。模型模拟法利用WRF-Chem等大气传输模型填补偏远地区监测空白,通过高分辨率模拟和数据同化技术提升精度,但面临输入参数不确定性和计算资源需求高的挑战。遥感监测法则依托卫星(OCO-2)和无人机(GHGSat)构建“星-空-地”一体化网络,实现从全球碳通量评估到工业点源精准监测的多尺度覆盖,但需突破云层干扰和反演算法依赖的技术瓶颈。碳核算方法体系中,排放因子法凭借操作简便性广泛应用于电力、钢铁等行业,但因子偏差问题亟待通过本地化数据库建设解决。质量平衡法基于碳元素流追踪在流程工业(如水泥、化工)中展现高精度优势,需强化在线监测设备部署以提升数据质量。过程分析法通过机理模型(Aspen Plus)实现复杂工业的精细化排放管理,但受限于企业信息化水平和模型开发成本。政策驱动方面,中国“双碳”制度体系推动监测核算标准化进程,2024年发布的12项核心标准强化了监测设备计量认证和数据互认机制。实施中面临跨部门数据孤岛和新兴排放源(如数据中心、氢能产业)核算缺失等挑战,需通过国家碳监测平台建设和专项方法学开发予以突破。研究指出,未来应加强多技术融合(如AI驱动的4D-Var数据同化)、完善“监测-报告-核查”体系,并深度参与全球碳监测计划(GCP)等国际合作,以全面提升对碳中和目标的支撑能力。
2025年S2期 v.31 111-119页 [查看摘要][在线阅读][下载 1200K] [阅读次数：0 ] - 范建国;王超;颜士峰;朱振雷;孙翔;隋建才;左金忠;吴彤;
为了探究生物质制备燃料与化学品对实现能源安全与双碳目标所起的作用,通过建立能效、碳排放和能耗物耗特征模型,以生物秸秆为源头材料,结合实际项目案例,通过碳排放因子法,采用“从摇篮到大门”的核算边界,整合直接过程与间接过程,分析了糖化发酵制乙醇、气化制甲醇、甲醇联产烯烃等3种技术路径,定量评估了各工艺的能效、碳排放及能耗、物耗特征,并提出了优化策略。结果表明,生物质合成甲醇及联产烯烃的能效已接近传统化石工艺,糖化发酵工艺的低效主要受限于木质素水解难度。生物质气化制甲醇及联产烯烃具有显著的负碳效应,负碳效应通过生物质碳循环与碳捕集实现,糖化发酵工艺若采用100%绿电替代可显著降低碳排放。碳排放主要来源于原料运输、电力消耗及辅料生产,通过能源结构优化、碳捕集利用及工艺耦合生产,可显著降低碳排放。单位产品资源消耗受原料成本及运输半径影响较大,合理规划产能规模及运输半径是提升竞争力的关键。未来研究需完善碳排放核算方法,加强市场与政策动态研究,推动工艺改进与创新,以实现生物质能源的大规模工业化应用。
2025年S2期 v.31 120-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 959K] [阅读次数：0 ] - 金爱平;李敏;张鹏;郑奕;周懿;熊小红;于戈;
CO_2纯化技术作为一种关键的减碳技术,在燃煤电厂、水泥厂等碳排放密集型行业中得到了广泛应用,为缓解温室效应和抑制全球变暖做出了重要贡献。系统总结了现有的气体分离技术,包括气体干燥技术、吸附分离技术、化学吸收技术和膜分离技术,并评估其在不同工业场景中的应用效果和局限性。首先,气体干燥技术主要用于脱除气态产物中的H_2O,可有效降低气体中的水分含量,为后续CO_2纯化创造有利条件。其次,基于固体吸附剂的吸附分离技术适用于脱除N_2、O_2等非目标气体,其中变压吸附技术在脱除O_2、N_2和H_2O方面展现出操作灵活、能耗较低等优势。而对于SO_2的脱除,化学吸收技术虽表现出极强的脱硫效果,但考虑到其对不同酸性气体的选择性较差,可导致CO_2被一并吸收进而降低纯化效率。相比之下,吸附分离技术在高效性和选择性方面表现更加突出,特别是针对复杂气体体系中的微量组分分离,具有较高的应用潜力。此外,随着核能技术的快速发展,核电厂对于放射性废树脂中~(14)C的回收与资源化利用日益重视。其中,热分解法作为一种颇具前景的处理方式,可将废树脂转化成含~(14)CO_2的气态产物,以便后续~(14)C的高效回收。对此,详细分析了放射性废树脂热分解气态产物的组成,并重点探讨了CO_2纯化技术在处理此类气态产物时的应用需求与现实挑战。研究结果表明,采用单一气体技术几乎无法同时满足废树脂热分解气态产物CO_2纯化的全部需求,需根据气体组分和工艺条件对气体分离技术进行耦合应用,以充分发挥各技术的优势,实现热分解产物的高效分离。
2025年S2期 v.31 131-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 1120K] [阅读次数：0 ] - 张鹏;于戈;金爱平;郑奕;周懿;熊小红;李敏;
随着全球对清洁能源需求增长,核电在能源结构中占比逐渐提高,但其运行产生的放射性~(14)C排放引发关注。~(14)C半衰期长,参与全球碳循环,危害人体健康,降低其排放对核电安全环保发展意义重大。简要介绍核电厂中放射性~(14)C的产生途径及存在形态,从吸附法、吸收法和膜分离法3个方面阐述了工业CO_2捕集技术,并分析了各方法的原理、优缺点及研究进展,为核电厂~(14)CO_2捕集提供借鉴作用。在工业源CO_2捕集技术中,吸收法通常具有更高的吸收效率和相对较低的成本,更适宜大规模工业化运用。但其仍面临溶剂性能、能耗和设备成本等方面的挑战。随后主要从干式CO_2吸附技术、湿式CO_2吸收技术和其他分离技术3个方面着重介绍了现有核电厂放射性~(14)CO_2分离与固化工艺,对比了不同工艺的参数及性能。虽然这几种技术都可以达到CO_2的分离和固定,但不同的技术也存在自身的短板。吸附法具有高效、稳定的特点,但物理吸附受杂质气体影响,受限于吸附能力和成本问题,化学吸附则面临吸附速率和稳定性挑战。吸收法则拥有更高的去污因子和吸收效率,然而其吸收效率受工艺条件的影响较大,需准确控制各项工艺参数,才能对CO_2进行有效分离。最后对核电厂~(14)CO_2分离技术未来的研究思路进行了探讨,对核电厂放射性~(14)CO_2的高效分离与固化,核电的清洁、安全、可持续发展提供助力。
2025年S2期 v.31 145-160页 [查看摘要][在线阅读][下载 1694K] [阅读次数：0 ] - 何梓睿;秦锋;明红芳;张帆;康家豪;
对燃气电厂进行二氧化碳捕集与封存是迈向净零排放的必经之路。通过Aspen Plus建模对比研究化学吸收法和钙循环耦合燃气电厂进行CO_2捕集。首先对燃气电厂进行建模,对比现有燃气电厂验证了模型准确性。再对化学吸收法和钙循环对此燃气电厂全厂CO_2捕集进行建模分析。化学吸收法建模考虑了典型的MEA/MDEA (乙醇胺/甲基二乙醇胺)混合溶液作为吸收剂。钙循环燃气电厂CO_2捕集考虑碳酸化炉在580℃运行,其理论CO_2捕集率可以达到90%以上。钙循环存在高温烟气,燃气电厂的蒸汽循环可以将参数合理地提高到16.8 MPa/610℃/630℃。采用化学吸收法进行CO_2捕集时,电厂净效率损失为7.3%,而钙循环CO_2捕集下电厂净效率损失为4.9%,考虑通过颗粒换热器进行热量回收时,电厂净效率损失可进一步降低为3.4%。结果表明,钙循环可做为燃气电厂CO_2捕集的一个合理的选项。
2025年S2期 v.31 161-168页 [查看摘要][在线阅读][下载 938K] [阅读次数：0 ] - 高嘉乐;张华静;邢嘉芯;徐超;
NiFe_2O_4具有较高的氧化还原活性和载氧能力,在两步法热化学循环裂解CO_2制备燃料(CO)的应用中展现出较大潜力。然而,NiFe2O_4在高温下易发生相分离,导致严重的表面烧结,从而降低了其氧化还原活性。为解决这一问题,采用球磨固相法合成了CeO_2掺杂的NiFe_2O_4基复合催化剂材料,并将其应用于两步法热化学循环裂解CO_2的反应中。通过热重分析仪研究了CeO_2掺杂量对CO_2裂解性能的影响。基于固定床反应器探究了氧化温度对NiFe_2O_4和8NiFe_2O_4-2CeO_2氧化性能的影响,并对比了其长期循环稳定性。借助多种表征手段(XRD、SEM-BSE、H_2-TPR和XPS)探究了CeO_2掺杂对NiFe_2O_4基复合催化剂性能提升的机理。结果表明,8NiFe_2O_4-2CeO_2复合催化剂表现出最佳的氧化还原性能。随着氧化反应温度的升高,NiFe_2O_4和8NiFe_2O_4-2CeO_2的初始反应速率均变快以及CO产量均提升。当氧化温度在800～1 200℃时,8NiFe_2O_4-2CeO_2的CO产率均优于NiFe_2O_4。此外,CeO_2掺杂可降低Fe元素的还原温度。与纯NiFe_2O_4相比,8NiFe_2O_4-2CeO_2中Fe_3O_4到FeO的还原温度降低了约6℃。掺杂CeO_2可提高NiFe_2O_4基催化剂材料的氧空位浓度。8NiFe_2O_4-2CeO_2中吸附氧的含量高达47.22%,远大于NiFe_2O_4中吸附氧的含量(27.44%)。CeO_2掺杂还可显著提升NiFe_2O_4在近红外波段的光谱吸收率。8NiFe_2O_4-2CeO_2的平均太阳能光谱吸收率约为88.60%。可为太阳能热化学两步法裂解CO_2的催化剂材料开发提供指导。
2025年S2期 v.31 169-176页 [查看摘要][在线阅读][下载 1728K] [阅读次数：0 ] - 高天强;
煤炭作为我国主体能源,其生产过程的绿色低碳转型是实现“双碳”目标与生态文明建设的关键。以煤炭生产企业绿色低碳发展需求为导向,结合国内政策要求与行业实践,系统研究绿色低碳标准体系的构建逻辑与核心内容。通过梳理国家能源集团、中煤平朔集团有限公司、陕西煤业化工集团有限责任公司等企业的实践案例,明确绿色低碳标准体系应涵盖开拓开采与地表控制、生态环境保护、资源综合利用、节能减排、安全与职业健康、数字化矿山建设六大核心维度,并提出分级评价指标与实施路径。研究表明:科学的绿色低碳标准体系可有效降低煤炭生产对环境的扰动,提升资源利用效率,为煤炭企业实现安全、高效、低碳发展提供标准化支撑,对推动煤炭行业转型升级具有重要实践意义。
2025年S2期 v.31 177-180页 [查看摘要][在线阅读][下载 487K] [阅读次数：0 ] - 王波;刘同冈;
为精准预测区域碳排放水平,实现煤炭企业绿色转型与低碳发展,以神东矿区为研究对象,针对传统预测模型中存在的指标选取主观性强、预测精度偏低等问题,提出一种基于熵权-BP神经网络的碳排放预测模型。结合生命周期法与排放因子法构建碳排放核算体系,提取能源消耗、产量及环境等多维指标;依据数据可得性评估、相关性分析及聚类方法筛选关键影响因素,实现输入降维;采用熵权法赋权构建归一化权重体系,减少主观偏差,利用BP神经网络挖掘数据非线性特征,提升预测能力;并通过历史数据与预测结果对比验证模型有效性。结果表明:该模型预测平均误差波动性更小,同时在MAE、RMSE和MAPE上较BP模型分别降低约46%、48%和47%,展现出更优的预测精度与泛化能力。研究成果可为煤炭企业实现碳减排目标提供理论依据和方法借鉴。
2025年S2期 v.31 181-187页 [查看摘要][在线阅读][下载 714K] [阅读次数：0 ] - 王训强;赵传文;汪东;郭本帅;周志斌;何志勇;
随着人类对能源需求的不断加大,大量CO_2被排放到大气中,导致地球气候和生态系统平衡严重破坏。将CO_2与煤焦还原为CO,对于CO_2的大规模利用十分必要,也是当前CO_2化学利用最有价值的途径之一。以麦秆半焦作为催化剂,搭建固定床实验系统,考察麦秆半焦催化内蒙古煤焦碳还原反应特性。考察温度、气氛组成、反应停留时间等对CO_2转化率和选择性影响。结果表明:在1 300℃和10%CO_2浓度下,麦秆半焦催化煤焦CO_2碳还原转化率及CO含量分别提升至91.94%和94.95%。
2025年S2期 v.31 188-194页 [查看摘要][在线阅读][下载 1160K] [阅读次数：0 ] - 张健;陈东良;霍丽;任超;杨景轩;
针对晋北煤化工基地低变质烟煤高价值低碳转化利用,研究了低变质烟煤与玉米杆共热解对产物产率和产品性质的影响规律。研究结果表明:烟煤与生物质共热解组分之间存在强烈的相互作用。随着生物质掺混比例增加,半焦产率减小,热解气和高价值产品焦油产率增加。通过生物质掺混比例的调控,可以有效控制热解产品气中无效气体CO_2的产率。当生物质掺混60%,共热解产品综合产率和焦油中高价值组分烷基酚综合产量相对最优。以1 000万t煤热解提质项目为基准,掺烧生物质46.19万t/a,减少CO_2排放约40万t/a,项目总利润增加1.20亿元/a。
2025年S2期 v.31 195-200页 [查看摘要][在线阅读][下载 954K] [阅读次数：0 ] - 刘磊;成明锴;张皓晨;艾伟;
球形硬碳材料因其丰富的原料来源、优异的性能和结构稳定性,在钠离子电池(SIBs)领域展现出巨大潜力。淀粉作为一种常见的硬碳前驱体,凭借其类球形结构,能够在控制成本的同时保持硬碳结构的一致性。然而,在高温碳化过程中,淀粉的多糖分子发生断裂,导致结构膨胀和发泡,从而破坏其球形形态。为解决这一问题,提出采用含磷聚合物分子处理淀粉,通过促进淀粉表面官能团的环化和交联,在高温热解过程中形成软碳包覆层,有效抑制了淀粉的发泡现象,最终成功制备了一种软碳包覆的球形硬碳材料。作为SIBs负极时,表现出289 mAh/g的高可逆比容量,即使在1 A/g的大电流密度下,仍能保持189 mAh/g的可逆容量。这一合成策略为开发性能优异的球形硬碳材料开辟了一条新途径。
2025年S2期 v.31 201-206页 [查看摘要][在线阅读][下载 1374K] [阅读次数：0 ] - 王子昂;王政;王涛;周萍;
现有研究对煤热解热效应的关注不足,且相关研究结果存在较大差异,这可能与热效应测定方法、测定条件及DSC基线热流处理方法的不同有关。为建立更普适、准确、标准化的煤热解热效应测定方法,基于热重-差示扫描量热法(TG-DSC),研究了主要测定条件对煤热解热效应的影响,以确定最佳测定条件。在此基础上,对兖矿烟煤的热解热效应进行探究,根据TG/DSC/DTG曲线进行热力学分析,采用经验法处理DSC基线热流,划分热解过程并对热解热效应进行定性定量分析。结果表明,煤热解热效应的最佳测定条件如下:坩埚类型为70μL铂金坩埚内套50μL氧化铝坩埚,加盖;煤颗粒粒径<75μm;煤样重量10 mg;煤样装填方式为不压实;热解气氛为Ar;气体流量80 mL/min;热解终温1 100℃;升温速率10℃/min。在最佳测定条件下,采用经验法以样条曲线作为基线对DSC热流曲线取峰,将兖矿烟煤热解过程划分为5个阶段:热解前期分为3个吸热段,后期分为2个放热段。全过程吸热-160.13 J/g,放热+641.05 J/g,总热效应为+480.92 J/g (放热)。
2025年S2期 v.31 207-213页 [查看摘要][在线阅读][下载 2154K] [阅读次数：0 ] - 薛晓军;罗琳;张慧荣;崔静磊;王宝凤;
通过浸渍法制备了不同Mn负载量的氮掺杂木质素基活性炭,旨在探讨Mn改性对其物理化学性质及NH_3选择性催化还原(NH_3-SCR)低温脱硝性能的影响机制。通过多种表征手段,全面分析了催化剂的结构和性能。结果表明:Mn改性显著降低了活性炭的比表面积和孔体积,且在Mn负载量较高时,7%Mn/AC和9%Mn/AC样品中检测到了MnS的衍射峰。Mn以Mn~(2+)、Mn~(3+)和Mn~(4+)形式存在,且其脱硝效率随Mn负载量增加而有所提升,5%Mn负载量的催化剂性能最佳,脱硝效率达到63.4%。研究认为Mn~(3+)是NH_3-SCR脱硝过程中的主要活性物质。此外,Mn的引入提高了O_β的相对含量,表明O_β在催化剂脱硝过程中起着关键作用。NH_3-SCR反应遵循E-R机理。该研究为优化Mn改性活性炭的制备及其在低温脱硝中的应用提供了重要的实验依据。
2025年S2期 v.31 214-222页 [查看摘要][在线阅读][下载 1821K] [阅读次数：0 ] - 孙海勇;柳金秋;
褐煤作为一种低阶煤,储量丰富且反应活性较高,是一种理想的气化原料,但存在内水含量高、易自燃、制备水煤浆浓度低等问题,难以大规模气化利用。目前,针对褐煤提质/改性制备水煤浆的研究较多,但采用低温热解耦合粒度级配制备高浓度水煤浆的报道较少。为了研究低温热解及粒度级配对褐煤制备高浓度水煤浆的影响,以伊犁褐煤为原料,经过低温热解得到褐煤半焦产品,通过红外光谱、接触角、Zeta电位分析研究了低温热解对褐煤煤质特性、表面官能团、亲疏水性及电动电位的影响,采用棒磨工艺和粒度级配工艺分别进行了成浆性试验研究,探讨了低温热解和制浆工艺对煤浆浓度、粒度分布和流变性的影响。结果表明:褐煤通过低温热解,水分、挥发分含量降低,O/C比从22.29%降低至6.61%,温度提升使烷基侧链脱除、含氧官能团减少;随着改性温度的升高,接触角增大,表面的润湿性得到改善;灰分含量升高,孔隙增大,使Zeta电位的绝对值增大,浆体稳定性增强。由于低温热解使褐煤表面含氧官能团和侧链基团大量脱除,降低了表面亲水基团将自由水转化为结合水的能力,碳骨架含量增高,煤阶升高,从而提高了褐煤成浆浓度并降低添加剂的用量,通过热解,褐煤成浆浓度从54.5%提升至60.5%,结合粒度级配方法可进一步提升煤浆浓度至66.5%。热解过程中,随着挥发分和水分的挥发,煤颗粒的整体性遭到破坏,褐煤可磨性增强,制浆研磨时间缩短,粒度级配工艺制备煤浆粒度呈双峰分布,细颗粒填充到大颗粒中,可有效降低煤浆黏度。通过热解耦合粒度级配技术可改善煤浆粒度分布,降低煤浆的稠度,优化浆体的流动性,制备浓度较高的水煤浆。
2025年S2期 v.31 223-229页 [查看摘要][在线阅读][下载 795K] [阅读次数：0 ] - 谢家浩;程欢;樊丽华;安占来;肖璐颖;郭瑞;
炼焦煤热解过程中的挥发分析出对其成焦特性及焦炭结构具有重要影响。采用热重分析方法研究了8种典型炼焦煤热解过程中的挥发分析出行为,对特定温度区间的挥发分析出量参数、挥发分析出速率特征参数、DTG曲线解叠后的子峰特征参数与变质程度参数进行了深入分析,探讨不同变质程度炼焦煤热解活化能参数的差异性。结果表明:特定温度及区间的挥发分析出量可反映典型炼焦煤热解过程中挥发分析出的阶段性特征,绝对挥发分析出量V_(x℃)与变质程度参数V_(daf)呈现显著的线性关系(R~2>0.8),而相对挥发分析出量V_(N-x℃)体现煤种差异化的挥发分析出行为。在特定温度区间内,挥发分析出量参数多数与变质程度参数V_(daf)呈现多项式关系。DTG曲线提取的温度特征参数T_(onset)、T_(max)、T_(end)和挥发分析出速率特征参数DTG_(max)、v_a、r与变质程度参数V_(daf)表现出良好的线性关系。子峰2、3、4的峰位温度和积分面积与变质程度关系明显,且子峰3、4在积分面积上的主导地位说明C_(al)—C_(al)和C_(ar)—C_(al)键断裂是形成挥发分快速析出的主要原因。采用Coasts-Redfern方法计算得到的表观活化能E虽与变质程度参数V_(daf)展现出多项式关系,但相关性较差,说明活化能受多因素共同影响。黏结性指标与挥发分析出行为之间的关系有待进一步研究。
2025年S2期 v.31 230-246页 [查看摘要][在线阅读][下载 1845K] [阅读次数：0 ] - 王晶;杨盼曦;郭伟;俞尊义;李红强;付柯鸣;杨伯伦;吴志强;
富油煤具有富氢结构含量高与焦油产率高的特点,明晰富油煤大分子结构与油焦产率间的构效关系对于其高值化利用至关重要。选取陕西富油煤为主要研究对象,另选取内蒙古褐煤和宁夏无烟煤作为参照对象,采用元素分析、~(13)C-NMR、FTIR和XPS等进行理化表征,建立了不同煤阶煤炭的大分子结构模型并进行优化。通过ReaxFF MD计算富油热解过程产物分布与热解特性,并对热解过程和产物分布进行了详细分析。结果表明:当热解温度较低(≤3 500 K)时,富油煤热解的焦油产率较高,且焦油产品中重质焦油的产率较高。内蒙古褐煤的挥发性产物最高可达80%左右,其中气体产率占挥发性产物的40%～60%,焦油组分中轻质焦油的占比为60%;富油煤中的挥发性产物最高可达60%左右,其中占比最高的是重质焦油组分,在挥发性产物中的占比为50%～60%。宁夏无烟煤的热解产物中挥发分总产率较低,最高不超过30%,对比中低阶煤种,其在热解油气产物上劣势较大。由于富油煤中芳环间的脂肪桥键(富氢结构)断裂,使得热解过程中的富油煤分子自由基碎片保留了相对较大的碳骨架结构(C14-C50)。脂肪侧链与桥键的存在是热解生成挥发分产物的关键结构,脂肪侧链的断裂对于气体产物和轻质焦油的产生有着较大贡献,而桥键断裂导致产生的分子碎片的大小决定了焦油产物中重质焦油和轻质焦油的占比多少。当热解温度较高时,煤炭热解油气产物的二次反应加剧,导致焦油产率降低。
2025年S2期 v.31 247-258页 [查看摘要][在线阅读][下载 2255K] [阅读次数：0 ] - 任佳伟;张廷安;王龙;薛海月;
我国能源结构特点为富煤、贫油、少气,煤炭资源在我国能源结构中占据主体地位。煤气化技术可实现煤炭资源绿色化利用,但同时煤气化技术会产生大量残渣,一方面堆存造成土地资源的污染和浪费,另一方面其中储存的元素无法实现再次利用。现有的煤气化渣资源化工艺大都面临煤气化渣中炭-灰相互制约的问题,而氯化法可实现煤气化渣中炭-灰协同利用。利用HSC 6.0计算了榆林地区煤气化细渣中氧化物在不同CO生成几率下的ΔG~θ,同时探究了煤气化细渣反应热Q与CO生成几率η和配氧量O%的关系。热力学计算结果表明:煤气化细渣中氧化物碳热氯化反应可以发生,同时随着η的变化,调整氯氧比有助于维持体系的热平衡,促进反应的连续发生。
2025年S2期 v.31 259-265页 [查看摘要][在线阅读][下载 1208K] [阅读次数：0 ] - 戴仁坤;张浩;宋泽阳;肖旸;
煤阴燃广泛存在于地下煤火与地下煤气化过程中,掌握煤阴燃特性对于煤火灾害防控与煤炭清洁利用具有重要意义。现有的研究聚焦于煤阴燃过程中的蔓延速率与峰值温度,对阴燃化学反应时空演化特征的认识不够清晰。鉴于此,搭建了小尺度竖直反向阴燃实验平台,采用常村烟煤开展了3种不同风速下的反向阴燃实验,并基于5步阴燃反应(蒸发、热解及3步氧化反应)建立了煤阴燃数学模型,并通过实验与模拟相结合的方式,研究了不同风速下煤反向阴燃反应过程中各步反应速率、反应前锋结构与产物组分质量的变化规律。研究发现:煤反向阴燃过程中热解反应速率远大于氧化反应速率(约1～2个数量级),反应产物中的固体物质以热解产生的α-char为主。反向阴燃蔓延过程中蒸发、热解与氧化反应在时间上依次发生,但各反应前锋在空间上存在一定的重叠,且氧化前锋的厚度最大,蒸发前锋厚度最小。在边界热损失作用下,靠近壁面处的温度较低,阴燃各步反应较慢,使得各步反应前锋向壁面弯曲。风速的增加使得阴燃各步反应明显增强,其中氧化反应增强引起的产热效应不仅有助于加速煤的燃烧过程,还能够缓解因边界热损失引起的反应锋面弯曲现象。
2025年S2期 v.31 266-272页 [查看摘要][在线阅读][下载 1006K] [阅读次数：0 ] - 林木松;钟丁平;李智;余昭胜;付强;彭磊;
燃煤在存放过程中的低温氧化不仅造成热值损耗,还释放出SO_2、H_2S等有毒有害气体,造成严重的环境污染。现有治理技术包括分层压实、喷洒阻燃剂等方法,分层压实是通过减少煤堆孔隙率、减少氧气供应以达到抑制低温氧化的目的,实施过程需要耗费大量人力、物力;喷洒阻燃剂是通过黏结、覆盖、消除活性自由基等化学技术达到抑制低温氧化,阻燃剂具有一定毒性或含有重金属元素,会造成环境二次污染。因此,亟待研发环保、简便的治理方法。通过热重分析技术研究了不同煤混合后在低温氧化过程的热力学变化规律,发现不同煤质的煤混合存在交互影响关系:2种易氧化煤按一定比例混合促进了混煤的低温氧化,而易氧化煤与不易氧化煤按一定比例混合,对混合煤的低温氧化产生抑制作用,因此,可以利用易氧化煤与不易氧化煤混合的交互影响特性,通过混煤来抑制低温氧化,减少低温氧化造成热损失,进一步防止自燃的发生。同时,还研究了不同混合比例的交互影响规律,研究发现易氧化煤与不易氧化煤按各占50%比例混合,抑制效果最强,按最佳的混合比进行混配堆放,效果最好。此外,还通过现场试验验证了研究成果的可行性。混煤在卸煤堆放过程中便可以实施,简单易行,与分层压实相比无需通过机械碾压,节省了大量的人力、物力;与喷洒阻燃剂等化学方法相比,未使用有害化学药剂,不会造成环境二次污染,是一种绿色环保的低温氧化治理方法。无论煤炭在存放中的低温氧化还是燃烧都是煤炭不同程度的氧化过程,2种不同质量的煤混合交互影响关系一致,因此,研究成果不仅可用来抑制煤堆的低温氧化,还可应用于混煤掺烧,通过不同质量的煤混合掺烧,达到节能减排的效果。
2025年S2期 v.31 273-279页 [查看摘要][在线阅读][下载 881K] [阅读次数：0 ] - 于鹏;徐冬;赵瑞;辛治坤;郑旭帆;胡钰珂;黄渤;张金丽;
内蒙古地区的盐碱土壤普遍面临氮、磷等营养元素匮乏和显著的盐碱化问题,严重影响农业生产力和生态环境。为应对这些挑战,本研究旨在分离和筛选内蒙古盐碱地中各种生理性能优良的土著微藻,为盐碱地生物修复提供生物资源。从鄂尔多斯市黄河两岸盐碱地采集了15份土壤样品,分离并纯化出21株蓝藻。经过初步生长性能评估,筛选出10株具有固氮和较强固碳能力的藻株,而后对其耐盐碱和干燥复苏性能进行评价,实验结果表明:在中度和重度盐碱条件下,6号和7号藻株展现了卓越的生物质产出和抗逆性,且两者干燥复苏能力尤为突出。此外,藻株在无机磷和有机磷溶解实验中均表现出显著的溶磷能力,表明其在改良土壤磷利用效率方面的潜力。研究认为6号和7号藻株作为具备广泛应用前景的生物资源,可用于盐碱地生态修复与农业生产,具有重要的实践和应用价值。
2025年S2期 v.31 280-288页 [查看摘要][在线阅读][下载 1944K] [阅读次数：0 ] - 王宏东;尚桐;赵刚;梁轩;董旭涛;马子健;秦剑;王守凯;
液氨改尿素工程实施后,许多机组的SCR喷氨系统出现严重堵塞的问题,导致喷氨过程失控,甚至造成机组非停。现有文献多从运行角度对尿素热解或者尿素水解运行问题及防止措施进行阐述,但未系统性地对堵塞原因和解决方案进行深入研究。为了解决上述堵塞问题,借助调研、实测分析、CFD数值模拟等方法,从设计角度出发开展专项研究,分析堵塞原因并提出对应优化方案。对于尿素热解系统,建议采用冷一次风或者空气作为稀释风载体;并适当提高热解炉出口风温,以解决尿素结晶的问题;热风进入热解炉后会发生剧烈旋转,加装混合器对出口NH_3组分均匀性提升效果有限;对于尿素水解系统,需从尿素原料质量、稀释风风源、水解器的运行状态等方面进行优化,以减少缩二脲等尿素副产物引发的堵塞。此外,建议对喷氨管道及喷氨格栅的结构进行优化,以改善系统阻力分布,消除流速过低区域。此举一方面可以缓解缩二脲的结晶堵塞,另一方面可以改善喷氨控制的均匀性。
2025年S2期 v.31 289-292页 [查看摘要][在线阅读][下载 686K] [阅读次数：0 ] - 任孝正;郭文龙;周印羲;袁进;黄斌;王昊昱;
为研究甲醇精馏残液(MDR)用于制备水煤浆(CWS)对其性能的影响。实验采用陕西神木煤作为原料,利用MDR部分或完全替代水进行制浆,结合表观黏度、Zeta电位、表面张力、接触角、热重(TG-DTG)及BET比表面积分析等手段,系统分析浆液中静电斥力、范德华力与氢键的竞争作用机制,阐明MDR对CWS成浆和热解性能的影响规律。结果表明:在恒定剪切速率下,浆体黏度随MDR添加量的增加呈现先降低后升高的趋势,MDR添加量为9.25%,此时浆体黏度最低(808.7 mPa·s);过量添加会导致浆体黏度迅速升高,分散性变差。此外,当MDR添加量为7.40%时,水煤浆的稳定性最佳,析水率最低(5.24%);过量添加会改变颗粒间作用力,导致析水率升高,稳定性变差。最后,随着MDR添加量增加,MDR中的小分子醇类在热解初期生成活性中间体,热解第3阶段焦炭的比表面积和孔隙率也有所提高,加速煤的热解,失重率从45.6%升至51.4%,优化热解效率。综上所述,适量添加MDR可以改善水煤浆的黏度、稳定性和热解性能,但过量使用会增加浆体黏度,降低稳定性。水煤浆气化炉协同处置甲醇精馏残液可为甲醇精馏残液的资源化处置利用提供新的方向,有助于化工企业降本增效。
2025年S2期 v.31 293-301页 [查看摘要][在线阅读][下载 1105K] [阅读次数：0 ] - 李灏;葛鹏;李姝琪;季晏平;吴小凡;唐志鹏;
煤矸石作为煤炭开采洗选过程中产生的典型工业固体废物,大量堆积会对周边环境造成严重污染。近年来,随着热化学处理技术研究和发展的不断深入,其在煤矸石处理方面展现出较大发展潜力。综述了煤矸石热化学处理技术研究进展,重点总结了燃烧、热解和气化3种热化学处理技术的基本特点、影响参数、产物组成和产物资源化利用等方面的最新研究成果,同时对煤矸石与煤、生物质、污泥等其他有机固废协同处理研究和应用进展进行总结。此外,汇总比较了不同煤矸石热化学处理技术的碳排放水平,并在此基础上对煤矸石热化学处理技术的未来研究方向提出展望,以期为选择及优化污泥的处理和处置方法提供参考。
2025年S2期 v.31 302-310页 [查看摘要][在线阅读][下载 767K] [阅读次数：0 ] - 庞皓;季佳坤;潘峰;肖鹏飞;张润霞;张瑜;顾兆林;
煤矸石和生物质的混合燃烧已有较多研究,但两者的共热解研究尚不深入。以煤矸石(CG)与玉米秸秆(CS)为研究对象,采用热重分析法,多段集总反应动力学模型及主成分分析(PCA),系统探究了CG与CS单独及混合热解特性、交互作用及反应机制。结果表明,CG热解呈单阶段(主峰501℃),CS则呈现3个阶段(210、291和440℃),分别主要对应半纤维素、纤维素和木质素的分解。混合热解时,CG使DTG峰向高温偏移,且CG占比≥70%时主导高温段(480～750℃)热解。动力学分析显示,CS热解含5个集总反应(A—E),其中292℃反应(纤维素主导)占50%参与度,而CG主要由517℃反应(64%参与度)控制,混合体系呈现特征反应的叠加与竞争。交互作用分析表明,低温区(<350℃) CG抑制纤维素热解(CG7CS3抑制最强,ΔW=+4.69%),而高温区(>350℃)CG与木质素协同促进(CG3CS7最优,ΔW=-8.50%)。PCA分析证实CG优化热解过程,CG5CS5增强低温活性,高温区则由CG主导。研究揭示了CG/CS混合热解的分段协同机制,证实CG3CS7在促进挥发分释放及能量转化方面最具潜力,为煤基固废与玉米秸秆协同热转化提供了理论依据。
2025年S2期 v.31 311-320页 [查看摘要][在线阅读][下载 1870K] [阅读次数：0 ] - 田智文;王鹏飞;李志凯;焦卫勇;吴志伟;王国富;樊卫斌;秦张峰;张瑞珍;董梅;
设计了一种H-B-MCM-22分子筛用于催化甲缩醛(DMM)和多聚甲醛制备聚甲氧基二甲醚(PODE_n),并通过草酸脱铝、外表面毒化及分子动力学阐明活性中心的作用位置及反应机制。结果表明,随着Si/Al的增大,副产物甲酸甲酯显著减少,硅铝比150时性能最优;优化后的反应条件为时间5h,温度120℃,甲缩醛和多聚甲醛摩尔比1:1,此时DMM转化率为47.5%,PODE_(3-7)选择性为52.2%。草酸脱铝和二甲基喹啉毒化外表面会降低转化率,同时PODE_2选择性上升、PODE_(3-7)选择性下降,表明外表面酸位点可能是反应的活性中心。分子动力学表明,孔道内可以生成PODE_(2-7),但由于空间位阻,PODE_(3-7)分子难以扩散出孔道。据此,提出多聚甲醛在MCM-22分子筛外表面解聚为甲醛,甲醛可以在外表面或孔道中与甲缩醛缩合生成PODE_n,但孔道内仅PODE_2可以扩散至体相。
2025年S2期 v.31 321-331页 [查看摘要][在线阅读][下载 1421K] [阅读次数：0 ] - 李博;李文博;高玉栋;胡亦工;沙志成;李官鹏;尹林林;陈博;柴竑翔;
“双碳”背景下,煤电绿氨掺烧发展正成为能源转型的新趋势。煤电绿氨掺烧是利用风电、太阳能发电等可再生能源富余电力电解水制绿氢并合成的绿氨,实施燃煤机组掺烧发电,替代部分燃煤。煤电绿氨掺烧能够弥补风电、光伏发电的不稳定性和间歇性,且使得大规模的煤电设施能够延续使用,在向清洁能源转型过程中保障电力的安全与稳定供应。但是,目前煤电绿氨掺烧产业成本较高,经济效益难以满足要求。因此,基于不同场景模式下对煤电绿氨掺烧进行经济性分析。首先,综述了煤电绿氨掺烧的发展现状,并对煤电绿氨掺烧成本效益的影响因素进行分析;其次,通过构建不同典型场景对煤电绿氨掺烧进行经济性分析;最后,对产业的各阶段可持续发展提供了合理的建议。
2025年S2期 v.31 332-338页 [查看摘要][在线阅读][下载 1130K] [阅读次数：0 ] - 陈红;王俊杰;蔡军;
替代熟料技术对水泥工业的降碳优势显而易见。煅烧煤系高岭石作为一种高活性低碳材料,可以用作混合材替代部分熟料。为明确流态化煅烧参数对产物活性的影响规律及其流态化煅烧活化机理,采用自主设计的流态化煅烧设备开展煤系高岭石煅烧实验,探究了煅烧温度、煅烧时间和原料粒径等因素对煅烧产物活性的影响规律,并借助XRD和FT-IR手段表征煅烧产物的微观结构,揭示煤系高岭石流态化煅烧活化机理。结果表明:煤系高岭石最佳流态化活化温度在750℃左右,此时煅烧产物的Al~(3+)、Si~(4+)浓度最高,火山灰活性最好。在一定范围内延长保温时间有利于产物活性的激发,当煅烧时间达到30 min时,产物活性提高78%,继续增大保温时间对活性影响不大。细粒径原料对火山灰活性的激发有积极作用,但极细的原料不利于实际生产使用。通过煅烧产物的XRD和FT-IR图谱,发现流态化煅烧能有效脱除高岭石的内、外羟基,其稳定的晶体结构被破坏,变为亚结晶态的偏高岭石,同时Al~Ⅵ转变为Al~Ⅳ。从煅烧产物活性和结构变化之间的关系可知,煅烧煤系高岭石的活性来源是高岭石矿物因脱羟基引起的结晶态和铝配位形式的改变。
2025年S2期 v.31 339-347页 [查看摘要][在线阅读][下载 1180K] [阅读次数：0 ] - 韩冰;周丽;李初福;
绿氢耦合煤化工是实现新能源与传统能源融合发展的有效路径。结合煤化工用氢过程对氢气纯度、压力和波动性等方面的要求,分析了绿氢耦合煤化工路径及关键技术,提出绿氢应优先与煤制合成氨、煤制乙二醇、煤直接液化等需要纯氢的煤化工过程耦合发展建议。以30万t/a合成氨为例,分析了绿氢耦合煤制合成氨系统方案,当绿氢耦合比例为26.3%时可实现系统物料最优利用,此时煤制氢稳定供氢量为52920 Nm~3/h,满足合成氨装置的70%负荷运转,电解水制氢满负荷产氢量60 000 Nm~3/h,年均制氢量18 750 Nm~3/h,储氢容量为262 848 Nm~3,绿氢供应波动率可以满足合成氨装置负荷调节速率10%/h的要求;研究了制氢和储氢压力、储氢容量等对耦合系统的影响,较高的制氢和储氢压力可以显著降低储氢系统体积和压缩能耗,例如将制氢和储氢压力从1.6 MPa提高至4.0 MPa,储氢系统体积可降低约75%,氢气平均压缩比可以降低约37%。绿氢成本和波动性是当前制约绿氢与煤化工耦合应用的主要瓶颈,未来重点需要突破高效灵活离网电解水制氢、中高压大容量储氢、绿氢生产精准预测与一体化调控等关键技术。
2025年S2期 v.31 348-352页 [查看摘要][在线阅读][下载 493K] [阅读次数：0 ] - 王思琼;杨涵恋;耿硕;张坤;张海丰;韩晓彤;
在“双碳”战略背景下,电解水制氢作为一种清洁、高效且可持续的制氢技术,受到了广泛关注。开发高效且稳定的非贵金属析氢反应(HER)催化剂已成为当前研究热点。以泡沫镍为基底,分别采用水热-磷化法与电沉积法合成了2种不同结晶度的亚磷酸氢钴材料,分别为高结晶度片-棒复合结构(H-Co(H_2PO_2)_2)和低结晶度微球结构(L-Co(H_2PO_2)_2)。通过系统的结构表征和电化学性能测试,深入探讨了不同结晶度对HER性能的影响。结果表明,H-Co(H_2PO_2)_2具有更规整的晶体结构、更优异的电子传输能力以及更高的本征催化活性。在10 mA/cm~2电流密度下,其所需过电位仅为39 mV,且在连续工作100 h后仍能保持良好的结构稳定性与催化活性,在电解水制氢领域展现出广阔应用前景。
2025年S2期 v.31 353-359页 [查看摘要][在线阅读][下载 1262K] [阅读次数：0 ] - 伊丽萍;郝春波;付莹;王立斌;周恒君;王博;李永华;李金鹏;姚秀超;
聚烯烃作为全球产量最高且应用最广泛的高分子材料,其合成效率与产品性能高度依赖催化剂对聚合过程的精准调控。当前烯烃聚合催化剂包括Ziegler-Natta、铬系、茂金属及非茂金属催化剂,其结构特征、改性策略及技术挑战各具特色。Ziegler-Natta催化剂为多组分协同体系,由钛卤化物、烷基铝、给电子体及载体组成,通过纳米级载体构建、多金属协同负载及给电子体优化等改性策略,可显著提升催化活性与立构选择性,但存在高端聚烯烃产品调控能力不足等问题。铬系催化剂以负载于硅胶等载体上的Cr物种为活性中心,通过载体改性及构建双中心协同体系等改性策略,可实现宽分子量分布调控与长支链结构构建,然而Cr毒性风险以及极性单体共聚能力弱等问题仍待解决。茂金属催化剂凭借单活性中心特性(过渡金属与环戊二烯基配体配位),在甲基铝氧烷(MAO)助催化下可精确控制聚合物链结构,通过开发非MAO助催化剂体系等改性策略,可有效降低对进口MAO的依赖,但催化剂成本高昂及国内规模化生产技术不成熟仍是主要瓶颈。非茂金属催化剂以后过渡金属配合氮杂环等非茂配体为特征,通过配体设计、载体固定化等改性策略,在乙烯与极性单体共聚中展现出独特优势,但其合成工艺复杂、活性中心易受极性基团毒化、工业化应用技术尚不成熟。未来需持续聚焦催化剂技术创新,推动聚烯烃工业向高性能化、功能化和可持续化方向发展。
2025年S2期 v.31 360-373页 [查看摘要][在线阅读][下载 1403K] [阅读次数：0 ] - 陆叶;付彧;张军;
为降低耐材工业生产中菱镁矿(主要成分MgCO_3)热分解过程的能耗与碳排放,研究了菱镁矿热解耦合催化加氢的节能减碳效果,并探讨了氢溢流对该过程的强化机制。结果表明催化剂的添加对菱镁矿分解率和CO_2转化率有显著影响,尤其是对于RuNi/TiO_2/CeO_2催化剂,其在合成过程中原位形成的TiO_2可以通过调控SMSI效应促进活性组分Ni还原,增强催化剂的氢溢流效应,从而高效的将CO_2转化为CO,促进菱镁矿分解反应平衡正向移动。实现在500℃条件下,菱镁矿分解率达到83.17%,CO_2转化率达到55.58%,CO选择性>99%,较参比催化剂RuNi/CeO_2 (71.09%、42.36%、84.12%)有显著提升。磁选分离实验表明RuNi/TiO_2/CeO_2催化剂可以与固态产物有效分离,回收率大于95%。原位DRIFTS表征发现~*COOH物种是该过程的关键中间体,其进一步解离为CO。
2025年S2期 v.31 374-383页 [查看摘要][在线阅读][下载 4442K] [阅读次数：0 ] - 徐佳涛;原研浩;张建锋;何新春;高卫民;张哲;刘志丹;
修复酸性矿区重金属污染土壤的常见方法是使用包括熟石灰和生物炭等的综合土壤修复剂进行治理,能够有效缓解土壤酸性并固定土壤重金属。使用生物炭尤其是水热炭能够同时修复土壤酸性和吸附固定重金属,但水热炭的孔隙特性和表面官能团活性需要定向活化提升以强化重金属吸附能力。本研究从土壤酸性治理和重金属吸附固定的需求出发,设计了物理活化和化学活化相结合的水热炭活化工艺,有效强化了污泥水热炭的孔隙结构和提升了表面官能团含量,以强化水热炭对矿区常见重金属的吸附固定作用,同时本研究探索了Ca(OH)_2和CaCO_3作为活化剂以减少常见活化方式带来的高成本活化剂投入费用和外源金属离子进一步污染土壤的风险。实验结果表明,活化后的污泥水热炭对锌、铜、铅、镉和铬的吸附量显著提高,对铬的吸附量最高可达85.09 mg/g,同时,使用常见土壤修复剂配方之一的熟石灰作为活化剂能够进一步提高化学品的利用率。污泥水热炭活化工艺的成本分析表明,活化工艺使用的活化剂成本较少,环境风险较小,活化工艺具有较低的运行成本,本研究为污泥水热炭的定向活化和酸性矿区土壤重金属修复剂的开发提供了一种绿色、高效、经济的解决方案。
2025年S2期 v.31 384-391页 [查看摘要][在线阅读][下载 1062K] [阅读次数：0 ] - 沈科炬;陆晓红;何整杰;彭佳鹰;王灿;秦如意;郑瑞云;徐科兵;章雷其;
质子交换膜电解池已发展为最有前途的制氢设备,但电解池内部水两相流传输严重影响其制氢效率,针对电解池两相流状态分布不可测、不可观难题,构建了一种基于物理信息神经网络(PINN)的两相流状态分布协同估计策略。该方法通过深度神经网络架构提取体积分数和流速等状态的时空依赖关系,并引入初始条件误差、边界条件误差和偏微分方程误差,从而实现对复杂两相流传输机制的解耦建模。其中偏微分方程项基于混合物模型与Schiller-Naumann滑移模型,基于传统自动微分的计算方法无法建立与周围相邻点的有效联系,增加了网络训练不收敛的风险。结合自动微分与二阶中心矩差分算法计算偏微分方程项,进一步提升了模型的精度和可解释性。此外,为加速模型的收敛,设计了一种全局状态误差的贝叶斯优化算法,用于微调偏微分方程误差和预测张量误差的权重分配。最后通过有限元仿真验证了所提出方法的有效性,结果表明其对体积分数和流速的预测平均绝对误差分别为1.09×10~(-2)和4.37×10~(-4),相较于深度神经网络提升了39.80%和43.25%。
2025年S2期 v.31 392-400页 [查看摘要][在线阅读][下载 2793K] [阅读次数：0 ] - 丁宏;孙佳兴;单传家;于航;杨林军;
烟道中喷入碱性吸收剂可以显著减少SO_3的排放,具有较强的适应性和较好的SO_3脱除效果,受到了广泛关注。工业中常用于喷射脱除烟气中SO_3的碱性吸收剂,包括钙基吸收剂、钠基吸收剂、镁基吸收剂等,其中钙基吸收剂成本较低,但SO_3脱除效果较差;镁基吸收剂和钠基吸收剂的SO_3脱除性能相对较好,但应用成本较高;还有如锌剂吸收剂、钾基吸收剂及飞灰赤泥吸收剂等被用于喷射脱除SO_3。归纳探究了不同吸收剂的特性及在各种工艺条件下的应用效果对比,研究了SO_3脱除机理和影响因素。通过比较不同碱性吸收剂的应用场景和性能,总结了工艺参数和吸收剂特性对SO_3脱除效率的影响,分析了提升脱除SO_3效率的方法。根据吸收剂喷射方式的不同,归纳其脱除SO_3的反应机理。结果表明,通过工艺优化和吸收剂改性可以进一步提高碱基吸收剂对SO_3的脱除效率,可为SO_3喷射脱除控制新技术的设计和开发提供必要的参考和指导。
2025年S2期 v.31 401-410页 [查看摘要][在线阅读][下载 1352K] [阅读次数：0 ] - 张增辉;张迪;魏明尧;
为探清大区域煤层压裂液水淹环境下含瓦斯煤的放散特性及其影响因素,通过自主设计的常压水淹没煤粒瓦斯解吸实验装置,系统开展了不同淹没时间与吸附平衡压力条件下煤颗粒瓦斯解吸规律的实验研究。结果表明,煤粒淹没行为可分为“类浸润解吸”与“淹没解吸” 2种模式,其中短时淹没(10 min)导致水锁效应较弱,解吸中止时间短,总解吸量接近干燥煤样;而较长淹没时间(60 min及以上)则显著抑制瓦斯解吸,解吸中止时间长,总解吸量显著降低。核磁共振分析表明,中孔进水量是决定解吸模式的关键,微孔在短时淹没下迅速饱和,中孔吸水状态主导了解吸行为。此外,吸附平衡压力越高,所需最小淹没时间越长,二次解吸现象越显著,解吸多集中于脱离淹没后第2～3天。为煤矿井下开采煤体瓦斯管理及水淹措施优化提供了理论依据。
2025年S2期 v.31 411-419页 [查看摘要][在线阅读][下载 1213K] [阅读次数：0 ] - 苗国鹏;杨伯威;邓韶博;崔贝贝;申岩峰;王美君;
炼焦煤成焦过程中形成的塑性层对炼焦过程的稳定和焦炭质量具有重要影响。塑性层的低透气性和高膨胀压力可能导致推焦电流过大,进而影响焦炉的正常运行。因此,塑性层透气性和膨胀性已成为衡量炼焦煤安全性能的重要指标。为深入探究炼焦煤成焦过程中塑性层透气性及膨胀性的演变,扩展其在炼焦煤评价指标中的应用。以6种不同变质程度的炼焦煤为研究对象,利用核磁共振碳谱(~(13)C-NMR)分析了煤分子结构特性,结合热重分析(TGA)探究煤的热分解行为,检测了煤成焦过程中的吉式流动度、奥亚膨胀度、透气性和膨胀压力,解释了煤在塑性区间的挥发分释放行为,阐明奥亚膨胀度和膨胀压力的相似和差异性。结果表明:透气性能较为全面地反映塑性层变化过程,初始低透气温度(T_i)随煤变质程度的增加而升高。低透气温区(ΔT_P)与液气比(LGR)呈二次函数关系,且与煤分子结构单元的大小密切相关。ΔT_P较相应的塑性温区(ΔT)更宽,归因于新生半焦的致密结构阻碍了挥发分的释放。膨胀压力能够弥补奥亚膨胀度,是评价气煤和瘦煤膨胀行为的重要参数。初始软化温度(T_1')随煤化程度的加深而升高,塑性层最大膨胀压力(SP_(Tmax))随芳香度先升高后降低。SP_(Tmax)、膨胀体积与LGR和ΔP均为正相关关系。
2025年S2期 v.31 420-428页 [查看摘要][在线阅读][下载 2280K] [阅读次数：0 ] - 刘东;彭连勇;徐忠;李士超;王擎;
土耳其褐煤储量丰富,但由于其热值较低,采用循环流化床锅炉燃烧是较为合适的方式。循环流化床锅炉炉内的气固流动状态和燃烧特性复杂,流动特性及燃烧过程会直接影响锅炉效率。为研究操作参数对土耳其褐煤燃烧特性的影响,采用基于计算颗粒流体力学的多相质点网格法(MP-PIC方法)进行模拟研究。MP-PIC方法基于Eulerian-Lagrangian模型,该模型中,利用Eulerian方法对气相进行处理,通过Naiver-Stokes方程求解,湍流处理采用LES大涡模拟方法,更精确地求解湍流结构,适用于复杂流体相的数值计算。颗粒相采用Lagrangian方法求解,可跟踪颗粒状态(位置、速度等参数)随时间的变化。Eulerian-Lagrangian模型即考虑了颗粒相之间的相互作用,也考虑了流体相与颗粒相的相互作用,能够更准确地模拟复杂多相流系统及颗粒的运动规律。基于MP-PIC方法,针对一台燃用土耳其褐煤的130 t/h循环流化床锅炉建立了全尺寸数学模型,对炉内的燃烧特性进行模拟。为确定合适的网格数量,通过监测炉膛高度方向的温度分布,综合考虑模拟结果的准确性与计算速度,选择50万网格进行后续模拟。分离器出口气体组分的模拟值与试验值具有良好的一致性,表明该模拟结果对该循环流化床锅炉的燃烧过程具有可靠的预测效果。通过模拟获得了锅炉在不同一、二次风比例下,燃烧设计燃料和校核燃料时炉内的温度分布,NO、CO、O_2浓度分布及旋风分离器出口处NO排放量。结果表明:燃用设计燃料和校核燃料时,炉内温度分布无明显差异,相差不超过50 K,且炉内温度分布均匀,火焰充满程度良好;一、二次风比例对炉膛中上部温度影响不大,但密相区温度随一次风比例的增高而降低;一、二次风比例对NO的排放有显著影响,当比例为55:45时,炉内CO浓度分布最佳,NO的排放量最低。研究结果可为燃烧土耳其褐煤循环流化床锅炉的设计和运行提供参考。
2025年S2期 v.31 429-436页 [查看摘要][在线阅读][下载 900K] [阅读次数：0 ] - 喻颢睿;张佳凯;潘卫国;
随着中国电力需求的持续增长,电厂在提升资源利用效率和减少污染物排放方面面临巨大挑战。新疆准东地区虽拥有丰富的煤炭储量,但煤炭燃烧产生的二氧化碳阻碍了“碳达峰”与“碳中和”目标的实现。生物质和废旧轮胎因其可再生性、高热值及低污染排放等特点,成为潜在替代燃料。现有关于点火与燃烧的研究,普遍存在加热速率偏低的问题,难以模拟锅炉内的快速升温条件。为此,采用恒温热重法,利用竖式炉在700、800和900℃温度下模拟准东煤、生物质及废轮胎颗粒的点火与燃烧行为,并通过工业CCD相机和电子天平采集数据。通过恒温热重法对颗粒进行加热,并监测其燃烧阶段。重点考察了点火延迟时间(t_i)、挥发分和焦炭燃尽时间(t_v和t_c),通过双色法获得了燃烧火焰中颗粒挥发分和焦炭火焰的最高温度(Tv_(max)和Tc_(max))。结果表明:生物质颗粒表现为均相点火;准东煤中只有挥发分含量高的大南湖煤(Da Nan Hu Coal,DNH)表现出均相点火。在T=700℃时,农业生物质玉米秸秆(Corn Straw,CS)的Tv_(max)最高,为1 263.8℃;在T=800和900℃时,木质生物质果木(Fruit Wood,FW)的Tv_(max)最高,分别为1 293.3和1 340.8℃。而在T=700、800和900℃时,西黑山煤(Xi Hei Shan Coal,XHS)的Tc_(max)最高,分别为982.4、1 090.4和1 195.85℃。此外,研究发现Tv_(max)和与颗粒单位体积内挥发分的含量无直接关系。该研究为准东煤、生物质与废轮胎颗粒的燃烧特性提供了有价值的见解,有助于制定燃料掺混与燃烧优化策略,提升能源利用效率并减少排放,推动可持续能源实践。
2025年S2期 v.31 437-446页 [查看摘要][在线阅读][下载 1633K] [阅读次数：0 ] - 张哲成;李超帅;冯冬冬;汪一;王永杰;赵义军;郭馨;孙绍增;
以某10 MW燃煤实验台的燃烧器为研究对象,利用模拟方法研究燃烧器结构、不同负荷及不同变负荷速率对燃烧特性的影响。结果表明:在水平浓淡燃烧器内适当的位置增加倾斜角为30°的叶片及改变叶片角度,可显著提高燃烧器的浓缩比并降低燃烧器的浓淡风比。燃烧器出口处的钝体厚度过厚会导致燃烧高温区偏离主燃区,过小会导致燃烧效果不佳。负荷高于60%时炉膛内的气流刚性强,气体在炉膛内的充满度好,燃烧可维持在燃烧器中心水平面左右的区域内。当负荷低于40%,气体刚性随着负荷降低逐渐减弱,气体动力场变差,到达20%负荷时,气流无法维持在燃烧器中心水平面左右的区域内,开始向下二次风中心水平面偏移,但在负荷为40%时,炉膛内的高温区域仍能维持在燃烧区中心水平面左右的区域,燃烧器可稳定运行。而负荷降至20%时,炉膛内的高温区域大幅减少,且温度处于1 470 K以上的区域只出现在炉膛中心位置,燃烧稳定性下降。在不同变负荷速率下,燃烧器均可维持稳定燃烧,不会出现大幅度的温度变化,但变负荷运行过程中部分时段会出现燃烧变剧烈的情况。随着变负荷速率增大,炉膛出口的温度变化速率逐渐升高,在高负荷变化速率下,炉膛出口温度变化速率变化幅度减小。
2025年S2期 v.31 447-454页 [查看摘要][在线阅读][下载 4343K] [阅读次数：0 ] - 王伟;范育新;李省豫;
氮氧化物(NO_x)是造成光化学烟雾和臭氧层破坏的主要空气污染物之一,随着污染物排放要求越发严格,越来越多的低氮燃烧技术被运用到工业燃烧设备中。基于部分预混和烟气内循环技术降低氮氧化物排放的原理,提出一种分级进气部分预混低氮旋流燃烧器,通过试验与数值模拟研究了供气流量与分级方案对其燃烧特性与排放性能的影响。结果表明:分级进气部分预混低氮旋流燃烧器具有良好的低氮排放效果,燃烧流场由2对回流区组成,淡蓝色的燃烧火焰维持在燃烧室头部区域,高温火焰范围小,抑制了热力型NO_x生成。研究发现,燃料与空气的提前预混和内部烟气再循环效果对燃烧火焰特性和NO_x排放有较大影响。随着外围三次空气的增加,使得燃烧室内部烟气再循环效果增强,中心回流区范围逐步增大,燃烧室温度降低,火焰长度缩短,NO_x排放降低,在0.71的全局当量比条件下,NO_x排放量约为55 mg/m~3(3.5%O_2);一/二次空气与燃料的预先掺混对燃烧稳定性和排放性能有较大影响,当二次空气在二、三次空气供应量的占比增加时,燃料与空气的掺混效果增强,NO_x排放降低的同时燃烧稳定性降低,二次空气占比为65%相比41%时燃烧过程中的NO_x排放量降低约27%;在一/二次空气供应充足,全局当量比为0.61的条件下,燃烧过程排放的NO_x质量浓度可低至21 mg/m~3(3.5%O_2)。
2025年S2期 v.31 455-464页 [查看摘要][在线阅读][下载 1357K] [阅读次数：0 ] - 李克勤;张锡乾;文玉山;杨彭飞;高长久;陈安邦;王凯亮;刘旋坤;张海;
燃烧器是保障煤粉锅炉高效安全运行与低NO_x排放的关键设备,针对新疆某300 MW采用水平浓淡分离燃烧器的准东煤切圆燃烧锅炉开展数值模拟,重点分析了燃烧器出口浓淡比例对结焦倾向和NO_x排放的影响。结果表明:调节燃烧器出口水平浓淡比例可显著影响锅炉内部的燃烧温度分布情况和煤粉颗粒运动轨迹,随着浓淡比例增加,煤粉颗粒运动逐渐向炉膛中心靠拢,并且炉膛水平截面颗粒浓度分布呈现出中心高四周低的趋势,近壁面的氧化气氛逐渐加强而温度显著降低,可有效缓解水冷壁处高温结渣现象。与此同时,燃烧器区域的NO_x生成速率逐渐降低,然而,炉膛出口处的NO_x浓度呈现出先降低再增加趋势,其中浓淡比例在5:1以上会影响煤粉颗粒的燃尽率,同时导致炉膛出口处的NO_x浓度增加。根据数值模拟分析结果,燃用准东煤燃烧器最佳的水平浓淡比例约为4:1～5:1,可以有效防止高温结渣,同时降低炉膛出口处的NO_x浓度。
2025年S2期 v.31 465-471页 [查看摘要][在线阅读][下载 1282K] [阅读次数：0 ] - 杨秀娟;林国强;赵鹏;孙嘉权;谢德清;蔡晋;黄中;
开发兼具高导热和高力学性能的复合材料,对于改善循环流化床锅炉床温偏高、污染物排放增加、调峰能力受限等问题,发挥积极重要作用。以不同粒径锆刚玉、碳化硅、氧化铝、石墨烯等为主料,氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)和碳纳米管(CNTs)为热导性填料,铝酸钙水泥为胶结剂,通过机械共混法并进行一定改性处理而制备了高导热复合材料,研究不同工艺对复合材料的分散性、热导率和机械性能的作用。结果表明:分散性对于材料整体性能有着重要影响,良好的分散性不仅能够增强材料的耐磨性和机械强度,也有利于提高导热性;有效的改性剂组合,能够协同作用,更加有利于提高材料的分散性;单一的改性剂,其分散效果有所下降;未经过改性处理,材料分散效果会明显下降;通过KH550、聚多巴胺对氧化石墨烯表面改性,不仅可以显著提高材料的分散性,还能够增强材料的结合力,从而显著提高材料力学性能和热导率。BN、AlN和CNTs的添加,对材料的导热性能有显著提高。氧化铝包覆处理对于提高材料的力学性能和耐磨性能至关重要,对导热性影响较弱。
2025年S2期 v.31 472-478页 [查看摘要][在线阅读][下载 651K] [阅读次数：0 ] - 曹霆;李永利;邓庚庚;
为解决我国电煤供需形势日趋紧张的问题,并最大限度地保证锅炉燃烧的稳定性、经济性和安全性,需对锅炉在不同负荷下混煤掺烧的燃烧特性进行研究,并进一步优化锅炉燃烧工况。以某1 000 MW超临界机组锅炉为研究对象,采用Ansys软件中的Meshing和Fluent模块进行炉膛建模,并对其变负荷工况下燃烧神华煤、神华煤掺配印尼煤以及神华煤掺配俄罗斯煤的炉内燃烧过程进行数值模拟,进而分析负荷变化对不同煤种炉内燃烧特性的影响。结果表明:高负荷时,炉内燃烧充分且稳定,但炉内火焰更容易冲刷水冷壁,易产生局部结渣;低负荷时,炉内火焰充满度较差,切圆燃烧的稳定性显著下降,易发生飞灰未燃现象。且随着负荷的降低,水冷壁灰污表面温度也逐渐降低,结渣倾向弱化,沿炉膛高度方向水冷壁吸热不均匀性增大,当负荷进一步降低导致部分燃烧器组停运时,火焰中心高度会降低。研究成果可为电厂变负荷和多煤种掺配提供依据和指导。
2025年S2期 v.31 479-487页 [查看摘要][在线阅读][下载 1808K] [阅读次数：0 ] - 李丰泉;孙兴业;刘宏卫;李迎春;马骏;
针对燃用高挥发性、高热值煤质的循环流化床锅炉,通过对锅炉运行氧量、一二次风比率、床压、上下层二次风配比进行优化调整,得出锅炉运行中单一因素的变化对锅炉燃烧效率的影响规律。通过组合最优变量工况开展试验运行,降低灰渣可燃物含量,提高锅炉效率。试验结果表明:在370、430t/h2种工况下,调整后飞灰可燃物含量比调整前降低1.44%、0.69%,调整后大渣可燃物含量比调整前降低0.26%、0.14%;调整后锅炉效率比调整前提高0.77%、0.42%。
2025年S2期 v.31 488-492页 [查看摘要][在线阅读][下载 593K] [阅读次数：0 ] - 郑志敏;高明强;翁同飞;王清;姚政阳;刘小芳;
生物质燃烧过程产生的积灰和结渣问题严重制约了其大规模燃烧利用。搭建了一个30 kW生物质燃烧实验飞灰沉积实验平台,初步研究了低温壁面条件下4排圆形换热管束飞灰的沉积特性,重点考察了换热管束节距的变化对飞灰沉积的影响。研究表明:随着横向节距(1.5D～3.0D)的增加,飞灰的沉积量呈现先减少后增加的趋势,但是随着纵向节距(1.5D～3.0D)的增加,后2排管束的沉积明显增加;不同管束节距条件下,前2排管的沉积量明显高于后2排管,并且沉积灰的碱金属含量的变化,均与飞灰沉积存在明显的线性关系;管束的传热系数随着飞灰沉积量的增加而呈下降趋势,而且本实验条件下,当S_t/D=2,S_l/D=2时,具有最优的传热和抗积灰性能。该研究为深入探究换热管的形状及其布置对飞灰沉积的影响提供了基础数据支撑。
2025年S2期 v.31 493-505页 [查看摘要][在线阅读][下载 2135K] [阅读次数：0 ] - 曹星辉;任志杰;游霄;陈永生;柴磊;詹晨宇;曾金杰;蔡晋;黄中;
针对循环流化床运行灵活性提升后造成的SNCR (Selective Non-atalytic Reduction,SNCR)系统脱硝效率下降、NO_x超低排放困难、逃逸氨增多等问题,以某300 MW循环流化床(Circulating Fluidized Bed,CFB)锅炉为研究对象,提出了全新的技术解决方案。首先,设计并增设了气体组分分区在线监测系统,实现了炉膛内各区域气体组分的精确监测,以此指导差异化控制。其次,完成了SNCR脱硝系统的改造,实现了以分离器为控制单元的尿素量调节,通过尿素总量与分离器控制单元分量相结合的方式调控尿素流量,实现了“实时测量、分区调控、协同优化、整体最佳”。最后,根据监测结果实施了控制策略的优化,提升了NO_x排放的均匀性和稳定性,在提高脱硝效率的同时,降低了单位发电尿素耗量。上述工作实现了对锅炉燃烧过程的精准监控和污染物排放的有效控制,满足了超低排放标准,尿素节省量在12.05%～18.1%,NO_x排放的波动由8%～12%降至5%以下。相关研究为循环流化床锅炉的NO_x排放控制和SNCR脱硝系统的优化提供了有益的参考,对于提升循环流化床锅炉运行环保性和灵活性具有重要意义。
2025年S2期 v.31 506-512页 [查看摘要][在线阅读][下载 1311K] [阅读次数：0 ] - 王倩倩;徐超群;许岩韦;张逸伟;胡利华;孙雨霖;何勇;邵哲如;王智化;
对于乡镇级别的垃圾处理,小型垃圾焚烧处理装置被认为是一种经济且适用的处理方式。针对小型垃圾焚烧处理装置,设计了半干法脱酸系统,探究其对酸性气体的脱除效果。试验结果表明:优化吸收剂喷射方式、提高混合均匀性对吸收效率有显著提升作用。碳酸氢钠在当量比为1.3时,SO_2的脱除效率为80%左右,满足脱硫需求的同时具备良好的经济性。试验研究了不同吸收剂、颗粒粒径、反应温度、停留时间以及渗滤液对脱酸效率的影响,这些参数为实际工程应用提供了试验数据和现场应用依据。
2025年S2期 v.31 513-518页 [查看摘要][在线阅读][下载 785K] [阅读次数：0 ] - 李步;
通过对新建CFB锅炉SCR、SNCR+SCR 2种脱硝方案进行分析对比,得出SCR方案与SNCR+SCR方案均满足新建CFB锅炉使用要求。SCR脱硝技术成熟,系统简单,脱硝效率高,动设备少,故障率低,应用广泛。SNCR+SCR方案与SCR方案相比所需催化剂少,后期的废催化剂处置成本低;系统阻力180 Pa,SO_2/SO_3氧化率较SCR方案低,尾部烟道积灰、堵塞较少,空预器腐蚀的概率较低。SNCR+SCR方案投资费用比SCR方案高210万元、运行费用比SCR方案高61.3万元/a。从投资、运行维护成本、脱硝效率及氨逃逸等指标对比,新建项目CFB锅炉采用SCR方案更优,催化剂2+1布置。考虑本项目活性污泥、化学污泥掺烧量大,会导致飞灰含量增加,不利于SCR催化剂运行,在锅炉设计制造时预留SNCR喷氨口。
2025年S2期 v.31 519-524页 [查看摘要][在线阅读][下载 526K] [阅读次数：0 ] - 王建飞;景强;梁永煌;曹茜茜;高明远;王蓬暘;胡顺轩;李俊国;
随着能源需求增长和环境保护意识提高,劣质煤资源的高效清洁利用一直是能源行业研究热点。采用浮选脱灰技术对我国山东省鲁西南当地2种劣质煤进行提质降灰处理,系统评估了处理前后煤的燃烧性能和污染物排放规律。实验结果表明:提质降灰处理可显著降低煤的灰分含量,精煤1和精煤2的灰分分别降至9.23%和6.97%,脱灰率分别达到84.01%和77.75%。同时,硫元素质量分数分别由5.46%和5.30%降低至1.80%和3.00%,有效减少了燃烧过程中SO_2排放。热值分析表明,精煤1和精煤2的热值分别提升至30.47和32.00 MJ/kg,提升了2.70倍和1.43倍。燃烧行为评价实验显示,精煤的挥发分及有机质含量较高,燃烧过程中失重量较大;而劣质煤的挥发分含量较低,燃烧过程中失重速率较小。污染物排放实验研究表明,浮选脱灰处理后,煤燃烧过程中SO_2和NO_x的排放浓度显著降低。该研究为劣质煤的清洁高效利用过程提供理论依据,并指出了浮选脱灰技术在降低污染物排放方面的潜力。
2025年S2期 v.31 525-532页 [查看摘要][在线阅读][下载 1157K] [阅读次数：0 ] - 马彪;刘成;徐贤;宁新宇;
针对某超超临界锅炉水冷壁热疲劳、鳍片拉裂、变形等问题,从燃烧侧、汽水侧、自动控制策略方面分析了水冷壁超温、壁温分布偏差大、壁温变化速率大的原因,并开展针对性治理工作。结果表明:除以上3点因素外,水冷壁超温、壁温分布偏差大、壁温变化速率大还与不同回路干湿态转换不同步有关。燃烧优化调整、水动力优化、自动控制优化对局部区域水冷壁壁温偏高、壁温变化速率大有一定作用,但无法彻底解决采用双切圆垂直水冷壁布置形式的锅炉因设计原因而带来的燃烧侧热负荷偏差大、对汽水侧脉动敏感等问题。为防止水冷壁发生热疲劳、鳍片拉裂、变形等问题,避免发生水冷壁泄漏甚至导致非停事故,仍需要通过控制低负荷运行时长、减小变负荷速率、调整运行参数等方式,并配合停机检查、规范启停机过程、规范开展水压试验等措施,发现并及时解决水冷壁异常。
2025年S2期 v.31 533-540页 [查看摘要][在线阅读][下载 1235K] [阅读次数：0 ] - 张振龙;董金贵;李勇;牟青松;王栋;马晓飞;李寒剑;贾萌川;邓伟;苏胜;向军;
针对燃煤锅炉低氮排放与高效燃烧之间的矛盾,以某电厂300 MW燃煤锅炉为研究对象,系统研究了锅炉燃烧过程中NO_x的生成特性及其与CO、O_2浓度的关系。研究建立了基于不同负荷下NO-CO、锅炉效率-CO、NO-O_2、CO-O_2的关联模型,并构建了CO/O_2双参量综合燃烧优化模型。通过分析锅炉历史运行数据,发现锅炉效率及NO_x排放特性与CO生成特性之间存在显著的相关性。研究结果表明:通过调整风量可以优化锅炉燃烧状态,提高锅炉效率并有效控制NO_x排放浓度。在300、250、150MW等典型负荷下进行的优化调整验证了模型的有效性,实现了锅炉的高效、深度低氮燃烧。所提出的CO/O_2双参量控制的燃烧优化运行策略,对于指导燃煤电厂实现环保和经济效益的双重目标具有重要意义。
2025年S2期 v.31 541-547页 [查看摘要][在线阅读][下载 1099K] [阅读次数：0 ] - 支雅涵;杜家兴;李辰旭;徐林林;孙路石;王贲;杨武;刘海涛;
以330 MW亚临界四角切圆锅炉为研究对象,采用数值模拟方法研究了不同掺烧方案下链霉素菌渣与煤混燃对炉内燃烧特性及NO_x排放的影响规律。结果表明:菌渣的混燃比与掺烧方式对炉内速度场影响不大,不同工况下均能形成良好的切圆,但对燃烧温度场、气体组分分布及NO_x生成特性具有显著影响。采用从一次风和二次风喷口之间对角添加菌渣喷口的方式未改变炉内燃烧参数分布特征,但弱化了浓淡分离效果,导致NO生成量明显增加。从A、C层喷口随一次风喷入菌渣对燃烧特性影响较大,炉膛出口NO浓度较高。从F层喷口随一次风喷入菌渣对炉内的煤粉燃烧影响最小,对NO的控制效果最好。
2025年S2期 v.31 548-556页 [查看摘要][在线阅读][下载 2486K] [阅读次数：0 ] - 江建平;韩志刚;张李洋;柴磊;游霄;蔡晋;黄中;
在循环流化床(CFB)锅炉机组运行中,烟气组分的在线监测对于指导锅炉运行参数的调整至关重要。传统在线监测系统受环境工况等影响所选取的监测位置离炉膛区域较远,测得的烟气组分对于炉内实时调整而言,存在代表性不足、时滞大、响应慢等问题。通过完成适用于炉内高烟尘、高烟速、高烟温气体组分在线分析系统的开发,实现了炉内高温烟气组分的在线实时监测。该系统可弥补传统分析方式的不足,更快速、真实地反映炉内燃烧过程的特征参数,进而为循环流化床锅炉运行人员的精细化调整提供可靠指导。对循环流化床锅炉常用的监测方法和手段进行了调研,总结分析了各类在线气体监测系统原理方法的优缺点与应用范围,用于指导高温烟气组分在线监测技术的设计方案选择。结合具体的高温烟气分区监测技术工程应用,对比分析运行效果,应用结果显示在取样系统设计上采用抽取式方法、一对一测量方式更佳,仪表选型上常规组分测量推荐选择非分光红外气体分析仪,掺烧多元燃料的机组可选择傅里叶红外气体分析仪以实现更多组分的监测。建议加强高温烟气分区监测系统智能化监测保障设备安全稳定运行;在燃料多变、运行负荷多变的背景工况下,通过应用高温烟气分区监测技术,将系统获取的数据纳入电厂运行调控措施中,增加炉内精细化调整方法;未来可进行更多相关技术的应用开发,完善炉内运行过程参数监测和控制手段。
2025年S2期 v.31 557-564页 [查看摘要][在线阅读][下载 779K] [阅读次数：0 ] - 陈金鸿;李杰;吴朝刚;周旭;郭强;吕卓;鲁佳易;苏虎;邓启刚;
世界首台700 MW高效超超临界循环流化床锅炉设计燃用我国西南地区褐煤,为优化工程设计和指导锅炉运行,在1台热功率为3 MW的循环流化床燃烧试验台上,对西南地区褐煤的燃烧特性、成灰特性和污染物排放特性进行研究。煤质分析结果表明:试验煤全水分为26.15%,干燥无灰基挥发分为60.32%,收到基低位发热量为12.16 MJ/kg,属于高水分、高挥发分、低热值的褐煤。试验煤着火温度为320℃,着火和稳燃特性好。不同入炉煤粒度和不同石灰石粒度对成灰特性影响试验表明:试验煤燃烧过程中极易爆裂,投石灰石后底渣粗颗粒占比更大;各工况床压能够正常维持在8 kPa左右,稀相区差压维持在0.4 kPa以上,沿炉膛高度方向烟气温度分布比较均匀,说明炉内灰循环能够正常建立。试验煤燃烧效率均在97.54%以上,燃烧效率高。不投石灰石工况SO_2排放为3 362 mg/Nm~3,自脱硫效率为53.63%;随钙硫摩尔比增加,脱硫效率增加。氧量2.69%工况,试验煤NO_x排放为134.82mg/Nm~3;随着氧量增加,NO_x排放增加,氧量每增加1%,NO_x排放增加约33.4 mg/Nm~3;随着钙硫摩尔比增加,NO_x排放基本变化不大。
2025年S2期 v.31 565-570页 [查看摘要][在线阅读][下载 953K] [阅读次数：0 ] - 姜旭舟;马丙军;雷雨;刘坤;陶丁;薛宁;徐正泉;
为提高某电厂660 MW循环流化床锅炉运行稳定性和经济性,进行了锅炉的燃烧优化调整试验。结果表明:当前锅炉运行时炉内含氧量偏低,提高总风量可显著提升锅炉效率,但风量增大易导致NO_x浓度过高,因此满负荷运行时锅炉一次风量无法调整,一次风量控制在700～750 kNm~3/h为宜。495 MW负荷时,锅炉一次风量宜适当降低,控制在600 kNm~3/h以下,可显著提高锅炉效率并降低NO_x排放。改变床压对提升锅炉效率的影响较小,但与NO_x排放呈明显的负相关,考虑到床压过高会加剧炉内磨损、增大风机电耗,故建议运行过程中锅炉床压维持12.5～13.5 kPa。松动风及返料风量从2 400 Nm~3/h降低至1 600 Nm~3/h时,分离器效率有所上升,且锅炉效率变化小于0.03%。从降低锅炉床温和风机电耗的角度出发,建议将松动风量和返料风量调整至1 600 Nm~3/h。
2025年S2期 v.31 571-575页 [查看摘要][在线阅读][下载 804K] [阅读次数：0 ] - 段棋;王鑫;苏航;李欣;张静;聂小龙;吴维成;
工业燃煤锅炉烟气余热的高效回收对提升能源利用率具有重要意义。针对传统金属换热器存在的腐蚀、结垢及传热效率衰减等问题,提出采用改性氟塑料换热器技术,通过材料特性优化与结构创新实现余热深度回收。基于某企业2台20 t/h燃煤锅炉的工程实践,系统分析了改性氟塑料换热器的传热机理、经济性能及环境效益。研究表明:改性氟塑料凭借其优异的化学稳定性(年腐蚀速率仅0.02mm)和表面特性(摩擦因数低至0.1～0.2),有效解决了金属材料在酸性湿烟气环境中的腐蚀失效问题。通过薄壁小管径密集排列设计(管径10 mm、壁厚0.6 mm),在材料导热系数仅0.48 W/(m·K)条件下实现了与金属换热器相当的总传热系数,这源于其单位体积换热面积较金属材质提升3～4倍。工程应用数据显示,系统可将烟气温度从150℃降至90℃,循环水温度从35℃升至67℃,年回收热量折合标准煤12744 t,折合蒸汽14400 t。经济性分析表明:项目总投资150万元,通过蒸汽回收与燃煤节约实现投资回收期6～9个月,年经济效益超过290万元。环境效益显著,年减排CO_2 33 395 t、SO_2108 t、NO_x 94 t。研究证实,采用模块化设计与机械撑压连接技术,通过间接加热方式保持0.8 MPa安全工作压力,设备使用寿命可达20 a,维护成本降低70%以上。改性氟塑料换热器在烟气余热回收系统中的应用具有良好的可行性,能有效节能并带来显著的经济效益和环境效益。
2025年S2期 v.31 576-581页 [查看摘要][在线阅读][下载 706K] [阅读次数：0 ] - 郭恩山;
在锅炉协同处理过程中,氯元素对重金属的迁移转化特性具有重要影响。结合工程试验与热力学平衡计算,研究了协同处理固废过程中氯与重金属分布特性。热力学计算结果表明:在800～1 500℃温度区间,氯主要以Cl_2、Cl和HCl等气态形式赋存,同时氯促进了CuCl_2(g)、ZnCl_2(g)等挥发性重金属氯化物的生成。随温度升高,氯化物质量分数显著增加。工程试验结果显示,Cu、Zn和As主要分配于飞灰,其分配率均超过99%,表明这些重金属在燃烧过程中易挥发。Mn挥发性则相对较低,石膏中Mn的质量分数较高。固体产物中的重金属浸出试验结果显示,炉渣样品As浸出浓度为石膏样品As浸出浓度的3倍以上,而石膏样品Zn、Cu和Mn的浸出浓度显著高于飞灰和炉渣。试验中所有重金属的浸出浓度均远低于中国的限值标准,表明当前工艺条件下对环境的潜在风险较低。锅炉协同处理工艺中,氯提升了重金属的挥发特性和浸出特性,但整体环境风险较低。
2025年S2期 v.31 582-587页 [查看摘要][在线阅读][下载 714K] [阅读次数：0 ] - 赵明;刘洪江;韩澳;刘平;柏兴应;谭鹏;陈刚;张成;
随着废旧纺织品逐年增加,传统的处理方法难以满足日益严格的环保要求和资源化循环利用的需求。废纺热解半焦耦合燃煤机组发电是一种具有工业应用前景的废纺资源化利用技术。通过Aspen Plus搭建的300 MW燃煤机组模拟废纺热解半焦耦合燃煤发电流程,部分热解油气用于干燥和热解过程供热,剩余热解油气送入锅炉掺烧。在此基础上,通过模拟结果和经济性分析表明:300 t/d的废纺处置量下,系统投资回收期为4.65 a,相比于纯煤燃烧每年产生利润1 018.11万元。提高半焦掺混比例,可以进一步提高系统经济性,当半焦掺混比例从5%提升至25%时,单位燃料利润由10.37元/MWh提升至37.20元/MWh。敏感度分析表明,废纺价格变动>运输距离变动>碳价价格变动,当预期投资回收期为6a时,废纺价格和运输距离最高临界值分别为377.27元/t和92.42 km。研究表明废纺热解半焦耦合发电系统风险性较低,为废纺的资源化处理提供了新的技术路径。
2025年S2期 v.31 588-596页 [查看摘要][在线阅读][下载 1144K] [阅读次数：0 ] - 刘宏卫;孙兴业;王研凯;王俊生;
以国内某火电厂现有燃煤为基础,将煤种的热值、挥发分、灰分、水分等指标作为约束条件,以配煤成本为目标函数,建立发电企业配煤优化模型,分别依据线性规划法和随机方向法,应用MATLAB软件求解,得到满足约束条件的企业现有煤种的经济配煤比例,为动力配煤提供新的思路。结果表明两种方法计算结果相近,均可以得到满足约束条件的经济配煤比例和最低成本,随机方向法计算结果略优于线性规划法。同时求解结果可以为电厂购买煤种提供参考,对电厂库存进行提前指导。
2025年S2期 v.31 597-601页 [查看摘要][在线阅读][下载 603K] [阅读次数：0 ] - 张思萁;张雅淇;田奥翔;樊江雪;孟祥贇;连少翰;韩静;
在经济社会全面绿色转型的大背景下,我国对清洁能源的需求呈现出持续且强劲的增长态势。生物沼气作为一种可再生能源,因其来源广泛、环境友好等特性,吸引了社会各界的广泛关注。生物沼气是由农业废弃物、畜禽粪便、工业有机废水以及城市生活垃圾等有机原料,在厌氧发酵条件下产生的混合气体。这一生产过程不仅实现了废弃物的资源化利用,还有效减少了温室气体排放,对环境保护具有重大意义。然而,沼气在生产过程中,不可避免地会混入二氧化碳(CO_2)、硫化氢(H_2S)等杂质气体,这些杂质显著增加了沼气的输运、储存和利用成本,从而限制了其在能源领域的广泛应用。通过沼气提纯技术去除上述杂质,提升沼气中甲烷的含量,是提高沼气热值、利用效率的关键途径,具有显著的多重效益。从经济效益看,高纯度的沼气可作为优质能源直接用于发电、供暖或并入天然气管网,增加经济收益;在气候效益方面,高纯度沼气的使用能有效减少温室气体排放,助力应对气候变化;环境效益则体现在减少对设备的腐蚀,降低因设备损坏导致的环境污染隐患。膜技术作为一种高效、环保的分离技术,在沼气提纯领域展现出巨大的应用潜力。膜材料的种类丰富多样,包括聚合物膜、无机膜以及近年来发展迅速的混合基质膜等。不同的膜材料具有各自独特的气体分离机制,如努森扩散机制、分子筛分机制等。这些机制基于膜材料的化学结构、物理性质以及气体分子与膜材料的相互作用,实现对不同气体分子的选择性透过。在实际应用中,膜技术用于沼气提纯的工艺流程也在不断优化和创新。通过合理设计膜组件的排列方式、操作条件(如压力、温度、流速等),可以提高沼气提纯的效率和纯度。目前,膜技术在沼气提纯领域已经取得了一定的研究成果和实际应用案例,但仍面临一些挑战,如膜材料的成本较高、长期稳定性有待提高、抗污染性能不足等。文章综述了膜技术在沼气提纯中的应用,包括膜材料的种类、气体分离机制、工艺流程,对该领域的研究现况进行了总结和展望,旨在为推动膜法在沼气提纯中的进一步应用与发展提供参考。
2025年S2期 v.31 602-609页 [查看摘要][在线阅读][下载 874K] [阅读次数：0 ] - 冯庭有;张宇博;刘兴;张良平;史义明;张海龙;刘佳利;杨辉;陈韶华;朱元磊;
对冲燃烧锅炉在低氮燃烧模式下会在燃尽风以下区域形成强还原性气氛,导致侧墙墙水冷壁面临较高的高温腐蚀风险。针对这一问题,贴壁风、燃烧器向中心偏转等方式得到了研究与应用,但针对靠近侧墙燃烧器煤粉浓度对侧墙还原性气氛的影响研究较少。为探究煤粉浓度对对冲燃烧锅炉侧墙水冷壁高温腐蚀速率的影响,运用CFD数值模拟方法对某1 000 MW对冲燃烧锅炉靠近侧墙2支燃烧器不同煤粉浓淡比下炉膛燃烧特性、近壁区还原性气氛进行模拟。结果表明:增加侧墙第2支燃烧器与第1支燃烧器浓淡比能够改善主燃区侧墙水冷壁还原性气氛,降低高温腐蚀风险,同时会改变炉膛出口烟气温度分布特征、CO分布特征。近侧墙2支燃烧器浓淡比由1:1增加至3:1时,CO体积分数均值由4.08%降低至3.00%,降低幅度26.5%;最大值由8.19%降低至6.45%,降低幅度21.2%。在侧墙燃烧器浓淡比3:1基础上,将靠近侧墙的第1支燃烧器二次风量增加1/8,侧墙近壁区CO体积分数均值由3.00%降低至1.89%,与基准工况相比降低幅度为53.7%;最大值由6.45%降低至5.34%,与基准工况相比降低幅度为34.8%。浓淡比过高会因粉量分配不均造成炉膛出口CO局部聚集、局部烟气温度升高。应采用3:1的煤粉浓淡比以平衡主燃区还原性气氛的改善与炉膛出口参数的劣化。同时,需要通过燃烧优化调整避免侧墙第2支燃烧器煤粉浓度升高引起炉膛出口CO体积分数升高。通过调整侧墙燃烧器煤粉浓度及过量空气系数,能够显著改善侧墙水冷壁还原性气氛,可用于对冲燃烧锅炉主燃烧器区侧墙水冷壁高温腐蚀速率优化控制。
2025年S2期 v.31 610-616页 [查看摘要][在线阅读][下载 2453K] [阅读次数：0 ] - 陈丽梅;温世杰;罗江诚;王耀杰;
使用动力学分析能更好地了解燃料的燃烧特征,而城市生活垃圾的多样、多组分特性对其共燃过程的动力学分析提出了重大挑战。为此采用多级分布活化能模型(Multi-stage Distributed Activation Energy Model,M-DAEM)来量化复杂的燃烧过程。通过热重与微分热重曲线(Thermogravimetry-Derivative Thermogravimetric curve,TG-DTG)系统地分析研究了家装生物质木屑与城市原生生活垃圾混合的燃烧特性和动力学参数,通过着火特性指数、燃尽特性指数和综合燃烧特性指数对试样进行量化评价。将样品分为轻挥发分、重挥发分和固定碳3种伪组分,通过建立MDAEM,并采用自适应搜索模式算法和最小二乘法进行动力学参数拟合。模型与实验结果吻合良好,调整后的决定系数(adjR~2)超过0.9995。总活化能分布在156.051～167.335 kJ/mol。由于热降解过程中的协同效应,与木屑共燃烧降低了城市生活垃圾的活化能,而木屑燃烧产生的灰分会对燃料燃烧存在一定的抑制作用。建议将掺混比设置为25%～50%,以满足综合燃烧性能处于较优且不会影响燃料的燃烧效率。这些发现为优化城市生活垃圾共燃系统提供了重要的见解,提高能源效率并减少对环境的影响。
2025年S2期 v.31 617-626页 [查看摘要][在线阅读][下载 1152K] [阅读次数：0 ] - 魏伟;李宝国;张智栋;王卓佳;孔涵;郭畅;张宗宇;刘志刚;于贺伟;
燃煤与生物质耦合发电技术作为一项关键的技术路径,在推动煤电产业绿色低碳转型以及煤炭资源的清洁、低碳、高效利用方面至关重要。然而,换热设备的积灰、腐蚀问题是制约尾部烟道安全高效运行的关键瓶颈,引起的停机时间占比约75%,维护成本占比高达54%。生物质的高氯、高碱、高水分特点,导致与煤混燃烟气中水蒸气、氯化氢、二氧化硫等含量发生明显变化,低温受热面沉积灰颗粒受结晶-凝结-潮解过程影响使得黏结演变机理更为复杂。综述了灰颗粒黏结性演变的最新研究进展,并深入探讨了酸凝结、硫酸氢铵结晶以及吸湿性盐潮解对黏结性积灰形成机制的影响。灰颗粒黏结性演变取决于凝结-结晶-潮解耦合作用下的黏结演变。目前灰颗粒黏结演变研究以定性分析为主,缺乏灰颗粒的形变、团聚、黏结现象的过程监测手段,无法准确判定低温受热面灰颗粒的黏结特性。目前灰颗粒沉积相关的预测模型往往仅考虑了灰颗粒间的碰撞、弹性、捕捉准则,未考虑黏结演变灰颗粒对颗粒沉积过程的影响。因此现有积灰模型亟需沉积灰颗粒与酸性气体凝结、硫酸氢铵结晶、吸湿性盐潮解等因素的定量研究,以发展出能够预测混燃条件下黏结性积灰问题的新模型。针对由黏结性积灰引起的低温腐蚀现象,目前研究仅定性指出低温受热面沉积灰颗粒与凝结酸液耦合作用形成的黏结性积灰对腐蚀特性有一定影响,但尚未深入挖掘出黏结性积灰对腐蚀产物影响的详实机制;与此同时,灰颗粒在低温受热面的沉积过程,受结晶-凝结-潮解耦合作用的影响,导致灰颗粒黏结特性不同;黏结性积灰与低温受热面形成致密腐蚀积灰层,引发壁面酸根离子、碱金属离子浓度呈现非均质分布特性,腐蚀过程中的多组分传质、离子迁移行为和腐蚀机理复杂,导致黏结受热面低温腐蚀特性不同于露点腐蚀。因此,必须考虑燃煤耦合生物质发电机组尾部烟气环境流动-传热-传质导致的黏结性积灰非均质分布特性,深入探究黏结性积灰非均质分布特性对低温腐蚀的影响机制。最后,总结了当前研究的重点领域,并提出了未来研究的方向,即应着重于构建黏结性积灰生长模型及其非均质分布对低温腐蚀影响机制的研究。这些研究将为燃煤与生物质耦合发电机组的长期高效稳定运行提供重要的理论支持和实践指导。
2025年S2期 v.31 627-636页 [查看摘要][在线阅读][下载 1884K] [阅读次数：0 ] - 李超帅;张哲成;冯冬冬;赵义军;汪一;王永杰;郭馨;孙绍增;
水平浓淡燃烧器性能的好坏直接影响到炉膛中煤粉燃烧的效果。为研究20%～100%不同负荷下水平浓淡燃烧器的最佳结构,以某10 MW燃煤实验台的燃烧器为研究对象,利用fulent软件对不同结构的燃烧器进行了数值模拟,并针对机组负荷为40%工况下,浓淡比分别为9:1、8:2、7:3和6:4时炉内燃烧特性开展数值研究。结果表明:对于百叶窗式水平浓淡燃烧器,负荷的改变不影响其浓淡风比和浓缩率等性能指标。增大第5级叶片角度后,浓淡风比下降、浓缩率上升;叶片角度相较于叶片间距比例来说,对降低浓淡风比、提高浓缩率的作用更大,处于占优地位;当同时增大第5级叶片角度和改变叶片间距比例时,浓淡风比明显下降。随着挡板角度的增大,浓淡风比逐渐下降,但当角度增加到50°时,会导致浓缩率升高。当第5级叶片角度和挡板的角度均为45°时,浓淡风比为1.26,浓缩率为1.52,分离性能较好。煤粉浓淡比不同时,炉内燃烧情况也有所不同。随着浓淡比的提升,炉膛整体温度也上升,炉膛中心燃烧情况基本呈对称分布,但当浓淡比继续提升至9:1时,炉膛整体温度却开始下降,说明浓淡比过高反而不利于机组稳燃,最佳浓淡比为8:2。优化后的燃烧器的浓淡分离比接近8:2,从而验证了机组低负荷(40%)下此燃烧器结构的合理性。
2025年S2期 v.31 637-643页 [查看摘要][在线阅读][下载 1121K] [阅读次数：0 ] - 宁新宇;黄鉴;王静远;李松山;尹军;丁皓轩;李越;李益国;
为解决某超临界燃煤机组锅炉深调过程中水冷壁壁温偏差大、超温问题,开发新型水冷壁安全运行监测技术。系统采用B/S架构,以构建热负荷、锅炉实时运行参数为边界条件,进行在线水动力计算,实现炉膛壁面热负荷分布、水冷壁流量分配、回路工质状态等多维度监测。应用结果表明:某深调负荷工况,原水冷壁螺旋段、垂直段出口23～25回路出现壁温偏差大、超温情况,结合监测结果进行诊断,前墙标高18～25 m位置热负荷偏斜并引起水冷壁超温;随机组负荷下降,监测火焰中心从标高38 m降至22 m,冷灰斗吸热量增加,水冷壁吸热不均匀性增大,通过底层磨掺配低热值煤,变负荷过程中壁温波动得到控制;某壁温偏差工况,前墙标高约38 m位置热负荷偏大,前墙吸热比例异常大于后墙,通过调整前后墙二次风量,壁温偏差得到改善。
2025年S2期 v.31 644-650页 [查看摘要][在线阅读][下载 1565K] [阅读次数：0 ] - 丁伟平;
以协同处理固废过程中硫元素对重金属(Zn、As、Cu、Mn)迁移转化的影响及其作用机制为研究目标。随着固废的协同燃烧,硫元素的引入会影响重金属的化学形态及其分布,进而对环境和设备的安全运行产生重要影响。研究方法包括使用Factsage软件进行热力学平衡计算,模拟不同温度下硫的赋存形态,分析硫对重金属的影响;同时开展工程试验,通过流化床锅炉对混合燃料进行燃烧,采集烟气、炉渣、飞灰、石膏等样品,测定重金属质量分数并分析其分布特性。研究结果表明,硫元素在燃烧过程中主要以气态形式存在,并对重金属的化学形态产生显著影响。高温条件下,硫与重金属反应生成硫化物或硫酸盐,硫酸盐的存在促进了硅铝酸化。硅铝酸化过程对重金属的固化具有积极作用。固体产物中Mn、As、Cu和Zn浸出浓度均低于检测限。重金属的浸出行为与硫化物的形成有关。硫的增加对生成尖晶石等稳定形态的反应有利。硫在固废协同处理过程中不仅改变了重金属的挥发性和化学形态,还对固废处理的环境影响起到了关键作用。通过优化硫的管理和处理策略,可有效降低重金属的环境风险并提高固废处理的安全性和效率。
2025年S2期 v.31 651-656页 [查看摘要][在线阅读][下载 734K] [阅读次数：0 ] - 张永祥;裴建军;李金晶;程亮;赵勇;宋宝龙;赵志楠;
锅炉干式排渣系统在低负荷运行时会引入炉膛大量无序的冷却风,影响锅炉稳定燃烧,导致排烟温度升高。因此,以某660 MW锅炉干式排渣系统为研究对象,建立了干排渣系统冷却模型,完成了冷却风现场测试,结合数值模拟方法分析干排渣系统内冷却风流场特点。通过关断门开关情况对冷却风流场、温度场开展研究,提出一种新型冷却风控制方法。结果表明:干排渣系统冷却风门全部打开后,头部冷却风、水平段冷却风占比例最大,两者占总冷却风量的79%;尾部冷却风最小,仅占总冷却风量的2%。头部冷却风主要受冷却风挡板开度的影响,水平段冷却风主要受冷却风开口数量的影响。炉膛压力变化对冷却风量影响不大,水平段、过渡段冷却风开口数量增加后对各孔通风量影响不大。关闭2号渣井关断门23,以及3号渣井关断门32和33后,1号渣井的冷却风量增加了2.18t/h,平均风温减小9℃;增加2组水平段冷却风时,1号渣井的平均风温降低约100℃,可以明显改善1号渣井下方灰渣层冷却不足问题。
2025年S2期 v.31 657-665页 [查看摘要][在线阅读][下载 1576K] [阅读次数：0 ] - 陈谋万;杨青;付喆;陈智豪;沈跃良;
燃煤锅炉燃烧过程中产生的氮氧化物(Nitrogen Oxides,NO_x)是大气污染物的重要来源,对于稳定有效的NO_x排放控制技术已进行了大量的研究,至今仍在日益完善。针对燃煤锅炉氮氧化物的生成随燃烧过程大幅波动而入口NO_x浓度测量系统存在大延迟特性,提出一种基于燃烧方式和生成机理的NO_x生成预测模型,建立了磨煤机煤粉出力模型以得到实际进入炉膛的煤量,通过对锅炉不同燃烧区域进行划分,取煤量、风量、机组负荷、计算热值等参数的历史数据实时预测锅炉NO_x的生成。该模型输入参数量少,预测效果良好,对于复杂工况的适应能力强,运算过程简单,便于其直接应用于机组原有系统,进而根据机组状况提前对喷氨量进行干预,提高机组效益。
2025年S2期 v.31 666-675页 [查看摘要][在线阅读][下载 2340K] [阅读次数：0 ] - 张爽;李兰;徐贵玲;张海霞;卜昌盛;康宇;张琦;卢平;
水泥行业是全球二氧化碳排放的重要来源之一,其碳排放量约占全球总排放量的8%。因此,减少水泥生产过程中二氧化碳排放是实现水泥行业可持续发展的关键要求。富氧燃烧技术作为工业窑炉领域的主要碳捕集技术之一,能够显著降低工业燃烧过程中的二氧化碳排放。目前,国内外研究者对水泥回转窑内煤粉富氧燃烧主要集中在O_2/N_2气氛下,为了研究O_2/CO_2气氛下煤粉的燃烧特性,采用计算流体力学(CFD)方法,以φ4.8 m×72m的水泥回转窑为研究对象,探讨不同氧气浓度对煤粉燃烧过程的影响。结果表明,当氧气浓度从24%增加至36%时,水泥回转窑内的流场变化不大,整体呈“棒槌状”,在燃烧器附近均形成中心回流区和外回流区;煤粉的着火点逐渐向燃烧器头部移动,最高温度从1 785 K升高至2 026 K,平均温度从1 385 K增加至1 412 K,高温区域范围扩大,整体火焰长度缩短,当氧气物质的量分数在27%～33%时,可以满足水泥回转窑实际生产需求;同时,由于炭的气化反应速率增加,CO生成速率加快,但水泥回转窑内CO生成量逐渐减少;较高的温度加速了炭颗粒、HCN和NH_3对NO_x的还原,出口NO_x物质的量分数逐渐下降,从0.0549%降低至0.0483%。综合考虑回转窑的实际生产需求、氧气生产成本以及NO_x排放等因素,在O_2/CO_2气氛下,水泥回转窑煤粉富氧燃烧的氧气物质的量分数建议不宜超过33%。
2025年S2期 v.31 676-684页 [查看摘要][在线阅读][下载 1577K] [阅读次数：0 ] - 王凤琴;崔卫东;马江东;宿海宁;宋前进;冷文深;桑清莲;张占奎;朱轶铭;张兰;
针对生物质锅炉高温过热器管束灰颗粒熔融结渣现象,选择综合惯性碰撞机制和熔融黏附机制的黏性沉积模型,模拟研究生物质锅炉高温过热器区域不同结构管束的飞灰沉积特性。结果表明,顺排管束第1排为沉积主体,叉排管束前2排为沉积主体,受前排遮挡作用影响,管束后排有少量沉积;烟气流速对两种管束沉积分布的影响均较微弱;顺排管束总沉积效率14.7%,叉排管束为50%,表明叉排管束在实际运行时易发生黏性沉积,顺排结构可降低高温过热器管束堵塞的风险。
2025年S2期 v.31 685-693页 [查看摘要][在线阅读][下载 2094K] [阅读次数：0 ] - 曲齐齐;房晶瑞;马腾坤;陈阁;
选取国内某5 000 t/d新型干法水泥生产线为研究对象,基于计算流体力学方法,在得到分解炉内部热态规律基础上,探究影响垃圾衍生燃料(RDF)燃烧效率的因素。模拟研究了不同RDF喂入量、喂入位置、掺氢量等因素对燃料燃烬特性的影响。结果表明:(1)RDF处置量由8%增至16%,RDF整体燃尽率由80.95%降低至63.02%,引起分解炉出口温度降低,影响窑炉系统稳定性;(2)RDF喂入位置由分解炉柱体中部调整至底部,RDF整体燃尽率由63.02%增至64.82%,提升幅度并不明显,喂入位置对RDF燃尽率的影响较小;(3)在分解炉内加入一定比例的氢气对RDF燃尽率影响不大,但对RDF的燃烧产生了一定的促进催化作用,燃烧峰值提前,燃烧距离缩短;(4)掺烧氢气可以改善燃料的燃烧状态、温度峰值及温度分布,炉内温度梯度变小,平均温度下降,温度分布更均匀。
2025年S2期 v.31 694-702页 [查看摘要][在线阅读][下载 1135K] [阅读次数：0 ] - 刘斌;熊鹏;刘宇钢;张友功;王利民;车得福;
超临界锅炉的整体布置形式主要为Π型和塔式,由于Π型锅炉存在烟气转向、后烟道易于积灰、受热面蒸汽压力损失较高的问题,塔式炉逐渐得到发展。目前,塔式锅炉通常采用切圆燃烧方式,而对冲燃烧具有相对稳燃、结渣易于控制、上升气流更加均匀的特点。为详细研究对冲塔式锅炉与切圆塔式锅炉的炉内特性,采用数值计算方法对某660 MW超超临界一次再热对冲塔式锅炉和某660 MW超超临界二次再热切圆塔式锅炉进行研究,对比塔式锅炉不同燃烧方式下的炉内特性。结果表明:2种锅炉炉内CO与O_2沿炉膛高度方向的整体分布趋势相同,主燃区生成大量的NO,燃尽区NO浓度下降;切圆锅炉受热面区域烟温偏差明显,过热器区域切圆锅炉烟温不均匀系数明显大于对冲锅炉,最大达到1.456,高温再热器区域切圆锅炉烟温不均匀系数小于对冲锅炉;过热器与高温再热器区域2种锅炉速度不均匀系数逐渐增加,并且切圆锅炉速度不均匀系数始终大于对冲锅炉;过热器与高温再热器区域切圆锅炉受热面热负荷不均匀系数始终大于对冲锅炉;对冲锅炉与切圆锅炉侧墙高温腐蚀比例分别为36.59%和85.04%;对冲锅炉与切圆锅炉水冷壁最大热负荷偏差系数分别为2.64及2.02。对冲塔式锅炉和切圆塔式锅炉在烟温分布均匀性、减小侧墙高温腐蚀和水冷壁热负荷均匀性等方面各有优势,对冲塔式锅炉在受热面区域烟温偏差较小,侧墙高温腐蚀比例较小,而切圆塔式锅炉水冷壁热负荷偏差较小。
2025年S2期 v.31 703-713页 [查看摘要][在线阅读][下载 1583K] [阅读次数：0 ] - 豆帅楠;邵亚丽;王鹏;马士伟;宋涛;
采用钙钛矿作为载氧体、木屑作为燃料,开展了10 MW_(th)生物质化学链燃烧装置热力学设计。研究结果为获得了在自热操作条件下,化学链燃烧系统反应器尺寸和关键热平衡参数。结果如下:空气反应器选用高效的快速流化床设计,其床层高度为45.5 m,横截面积为2.96 m~2,表观气速为4.37 m/s;燃料反应器设计为上下2层,上层为快速流化床,下层为鼓泡流化床。床层总高为31.06 m,上层床高26.21 m,下层床高9.31 m,上下层横截面积分别为1.94和7.76 m~2,上下层表观气速分别为3.52和0.31 m/s,满足载热条件下的载氧体循环流率为101.14 kg/s。该热力学计算结果为以生物质为燃料的化学链燃烧系统的设计提供了参考。
2025年S2期 v.31 714-721页 [查看摘要][在线阅读][下载 1020K] [阅读次数：0 ] - 王爱军;周程;杨茂荃;李书豪;张小桃;
随着国家节能减排的深入推进和环保法规的日益严格,生活垃圾焚烧发电行业烟气排放逐步推行超低排放要求,NO_x浓度控制已成为必须解决的问题。为研究垃圾焚烧电厂的烟气脱硝过程,搭建垃圾焚烧发电联合脱硝系统模型,并验证模型的合理性。选取不同含水率垃圾作为燃料,研究氨氮比、过量空气系数对垃圾焚烧炉的燃烧特性、联合脱硝系统的喷氨量、脱硝效率以及氨逃逸的影响。结果表明:在过量空气系数为1.7时,MSW1、MSW2和MSW3燃料工况下的SNCR和SCR最佳氨氮比分别为1.6、1.5、1.2和0.94、0.86和0.78;随着垃圾含水率升高,炉膛烟气水分含量上升、SNCR反应温度下降、SNCR脱硝效率上升,SCR反应温度和脱硝效率下降;随着过量空气系数增大,炉膛温度下降、炉膛上部烟气中的NO_x质量浓度降低、SNCR喷氨量减少、SCR反应温度和喷氨量降低。
2025年S2期 v.31 722-727页 [查看摘要][在线阅读][下载 638K] [阅读次数：0 ] - 潘博;薛永锋;张海涛;陈晓龙;宋大勇;王赫;刘也铭;
随着全球“双碳”目标紧迫及能源需求增长,燃煤锅炉清洁低碳技术成为研究热点。生物质能源因可再生、储量丰富、环境友好及其整个生命周期内零碳排放等优势,成为化石燃料的重要替代选项。生物质与煤掺烧策略能显著减少化石燃料消耗和温室气体排放,有效利用农业废弃物和林业残余物。目前,燃煤电站锅炉生物质掺烧技术多集中在600～660 MW对冲锅炉,300～350 MW四角切圆燃煤锅炉研究较少。由于该炉型燃烧特性复杂,掺烧生物质问题不明确,制约了生物质能源大规模应用。为此,采用Fluent软件,以某厂350 MW四角切圆燃煤锅炉为模拟对象。在确保燃料总热值以及一、二次风配比维持恒定的条件下,模拟了八种不同的掺烧工况。旨在揭示不同掺烧方式下锅炉温度场、烟气组分场、污染物排放和着火性能的影响规律。为生物质能源的规模化利用和“双碳”目标的实现提供技术指导和支持。研究结果表明:同磨或异磨掺烧生物质均可形成良好切圆燃烧。具体而言,下层磨掺烧时,主燃区温度可提升45.59～60.23 K,排烟温度上升幅度为2.49～6.31 K;上层磨掺烧对主燃区温度影响较小,幅度为-5.32～26.87 K,但排烟温度显著升高,排烟温度可提升14.64～17.75 K。生物质掺烧量与着火性能改善呈正相关,掺烧生物质有效的缩短了着火距离,最大降幅达0.48 m,并降低了着火温度,最多降低44.69 K。此外,生物质适量掺烧能有效降低NO_x排放,但掺.烧比例过大会导致热力型NO_x生成增加而抵消减排效果。上层磨掺烧降NO_x效果最佳,当D磨100%掺烧时NO_x排放可减少91.34 mg/m~3。生物质掺烧还提高了炉内主燃烧区域CO浓度,增量与掺烧量呈正相关,CO体积分数平均增幅在1 020.68×10~(-6)～6 380.13×10~(-6),但炉膛出口处的CO浓度均能降至零。研究为生物质能源的规模化利用和“双碳”目标的实现提供了技术指导和支持,揭示了四角切圆燃煤锅炉掺烧生物质后的燃烧特性、着火性能改善、NO_x排放控制以及CO浓度变化等关键机理,为燃煤电站的生物质掺烧技术提供了理论依据和实践参考。
2025年S2期 v.31 728-737页 [查看摘要][在线阅读][下载 1710K] [阅读次数：0 ] - 李玉平;邓启刚;邱彬彬;朱洋;秦新雄;韦立校;鲁佳易;
生物质作为一种重要清洁能源,在替代传统燃料减少碳排放上有着得天独厚的优势。发展循环流化床锅炉直燃生物质发电技术,对促进我国能源绿色循环发展和碳中和等方面具有重要意义。我国黄秆生物质储量丰富,但由于其高碱、高氯等固有特性,在作为发电原料上利用更为困难,目前燃用黄秆生物质锅炉常出现沾污腐蚀等影响锅炉长周期稳定运行的问题。以某220t/h高温高压大比例燃用黄秆生物质循环流化床锅炉为例,锅炉设计燃料为50%黄秆和50%灰秆,每年预计可利用生物质45.7万t,减排37万tCO_2。为解决大比例燃用黄秆生物质锅炉沾污腐蚀影响锅炉可靠性的问题,提出了一系列措施:采用较低床温设计防止炉内结焦,并从源头上抑制碱金属析出;尾部烟道最上级受热面采用大节距低壁温的水冷蒸发管束,快速降低下游受热面入口烟温,避开沾污敏感温度区间,同时降低炉膛流化速度和尾部受热面烟气流速,尾部受热面采用顺列布置减少烟气扰动,在旋风分离器入口烟道和回料器立管上分别增设多股高压吹扫风和除焦风的措施,解决沾污问题;将壁温>480℃的高温级过热器布置在炉膛内,利用主循环回路的大量循环物料冲刷,避免碱金属氯化物沉积在受热面上造成腐蚀,受热面管全部采用SA-213TP347H材质,同时尾部低温级过热器采用12Cr1MoVG材质的措施,解决高温腐蚀问题;利用“外置式空预器+分级省煤器”特殊结构替代常规空预器,通过控制外置式空预器给水流量控制排烟温度,在达到相同排烟温度情况下,大幅提高末级受热面金属壁温,减少氯化物和硫酸的在末级受热面冷凝析出的可能性,解决低温腐蚀问题。
2025年S2期 v.31 738-744页 [查看摘要][在线阅读][下载 811K] [阅读次数：0 ] - 钟瑞;王波;邓雅茜;李玉荣;胡世磊;岳海荣;庄原发;
为实现碳减排与燃煤固废减量的协同治理,开展了CO_2矿化循环流化床锅炉灰渣制备人造骨料扩试试验,研究了不同预处理方式对CFB渣组分和结构的影响,不同预养护方式对成型料胚抗压强度的影响,并通过SEM、BET分析矿化养护前后骨料的微观形貌和孔隙结构变化。结果表明,煤渣经球磨处理后具有更高的比表面积和更丰富的孔隙结构,密封养护相较空气养护可显著提高骨料早期强度并缩短预养护时间,在烟气CO_2温度60℃、烟气浓度15%和常压条件下矿化养护8 h后单颗骨料平均强度达4.06 MPa,骨料中游离氧化钙含量从11.94%下降至6.48%,固碳率为5.22%。通过SEM和BET分析可知,成型料胚经预养护后形成C-S-H凝胶和Ca(OH)_2水化产物,具有较高的早期强度;经矿化养护后水化产物转变为方解石形态碳酸钙产物,进一步填充骨料中小于100nm孔隙,使骨料微观结构致密化,从而提升骨料的单颗强度。此外,分析了扩试试验中出现的问题并提出改进建议,以期为固废矿化技术工程化应用提供思路。
2025年S2期 v.31 745-752页 [查看摘要][在线阅读][下载 1940K] [阅读次数：0 ] - 王雪梅;李敬亚;
为厘清煤炭制样和化验过程中的几次空气干燥,从干燥煤样粒度与重量、干燥目的、干燥条件、干燥方法及干燥后煤样的状态等方面,分析了制样过程中3个阶段的空气干燥(取全水样前的空气干燥、取全水样后的空气干燥、粉碎后的空气干燥)和化验过程2个阶段的空气干燥(一般分析试验煤样化验前的空气干燥、全水分煤样测定外在水分时的空气干燥)的区别。并分析了5个阶段空气干燥对煤样水分和煤样温度的影响。对比分析了一般分析试验煤样的2个空气干燥阶段,当制样室温湿度条件与化验室差异较小时,2个空气干燥作用相同,可选择任一阶段进行空气干燥;当制样室温湿度条件与化验室温湿度条件差异较大时,因煤样分析是在化验室进行,所以,应选择化验前进行空气干燥。随着煤炭采制化智能化技术的不断发展,建议开展煤样快速空气干燥技术的相关研究,并将其应用于智能采制化系统中。
2025年S2期 v.31 753-757页 [查看摘要][在线阅读][下载 456K] [阅读次数：0 ] - 胡少斌;陈佳;王平锋;李跃;王言达;张乐;
论述了电力燃煤智能化技术的现状、技术特征及技术趋向,国内相关政策对其发展方向的影响。其中,计量及采制化已实现了全过程自动化、无人值守。重点分析了无人干预采样、自动制样、自动化验技术现状,以及采制化一体化管控。分析了智能化控制技术现状,包括数字化煤场、配煤掺烧、巡检机器人等技术现状。同时,提出了燃煤智能化技术发展趋势,机械智能化采制样装备系统化是燃煤检测未来发展的趋势,燃煤检测相关标准对规范我国煤炭贸易市场和指导企业合理用煤发挥了重要作用,燃煤检测设备向着自动化、高效化、智能化和高端化的方向发展,标准物质的应用推动了燃煤检测技术的进步。
2025年S2期 v.31 758-762页 [查看摘要][在线阅读][下载 716K] [阅读次数：0 ] - 刘伟;付杰勤;
针对当前电厂燃料智能化采制样系统缺乏系统性设计,不能根据自身条件选择最优布局的问题,开展了智能化采制样系统布局模式研究。通过深入分析当前主流的“采样-转运-制样” 3段式布局模式优缺点,及其存在的转运复杂、水分易损失、效率瓶颈等问题,提出了3种渐进式的新业务布局模式:采样端缩分至15 kg模式、采样端制备6 mm样模式、采样端制备6 mm样3 mm样模式,分析了各模式的业务流程、设备配置核心及其优缺点,深入探讨了新业务布局模式下采样组织形式、破碎粒度优化、样品气力输送、全水分保全计量及弃料集中处理等关键问题的解决办法,并创新提出采样点数量及其布局是决定布局模式选择的核心因素。研究表明:3种系统性设计的新业务布局模式可以为不同基础设施条件的电厂提供从“简化采样端、强化制样端”到“强化采样端、简化后端”的差异化选型策略。通过业务流程再造与技术深度融合,构建更简洁、可靠、公平的新一代智能化采制样系统,对提升电厂燃料管理的整体水平具有重要的实践指导意义和工程应用价值。
2025年S2期 v.31 763-767页 [查看摘要][在线阅读][下载 757K] [阅读次数：0 ] - 李明骏;王杰;刘诚;
为应对亚临界燃煤机组锅炉连续排污造成的热损失与资源浪费问题,同时响应国家节能节水政策,探究一种可同步实现热质双回收的高效技术路径。以某330 MW机组为案例,重点设计了基于焓差补偿原理的净化回收工艺,通过构建热力计算模型对比闪蒸、换热与焓差补偿3种方案的效能,并借助工艺验证分析其系统可行性与参数匹配性。研究结果表明:该技术能够将连排水完全转化为合格供热蒸汽,实现近100%的回收效率,预计年额外回收热量达13.58 GJ/h,工质22.09 t/h,在考虑运行成本后,年收益可达663.66万元,经济效益显著。结论认为,焓差补偿回收技术在亚临界燃煤机组中具备良好的技术可行性与经济吸引力,为电厂实现节能降耗与成本优化提供了有效的工程解决方案。
2025年S2期 v.31 768-772页 [查看摘要][在线阅读][下载 534K] [阅读次数：0 ] - 李明骏;胡昌盛;潘晶;
为深度回收亚临界燃煤机组锅炉连续排水中的余热并实现工质资源化,开发并验证了一套基于焓差补偿净化的深度回收工艺。以某电厂2×330 MW机组为对象,设计并实施以汽轮机抽汽为热源、对连排水进行焓差补偿汽化的技术路线,通过双路双调式汽化器实现流量精准控制,并构建包含三级过滤(耐高温精密过滤、惯性分离、纳米材料吸附)的净化系统,确保产出蒸汽满足供热品质要求。结果表明:系统成功将平均流量22.09 t/h的连排水全部转化为合格供热蒸汽,实现热量与工质100%回收。该技术有效解决了连排水余热深度回收与盐碱结晶净化的关键技术难题,具备显著的节能降碳与经济效益,为同类型机组资源循环利用提供了工程范例。
2025年S2期 v.31 773-777页 [查看摘要][在线阅读][下载 582K] [阅读次数：0 ] - 左迟;袁青青;王伟;江雯倩;丁泮;程昌明;尚凡杰;严建华;
随着危险废物产生量和贮存量逐年攀升,在环境保护和公共安全日益受到重视的背景下,危废处置已成为各方关注的难题。相较传统的焚烧、填埋处置技术,等离子体技术凭借其高温、高能量密度和能彻底分解有害物质的特性,被认为是极具应用前景的危废处置手段。文章介绍了等离子体技术在处置垃圾焚烧飞灰、医疗废物、放射性废物等典型危废过程中的污染物排放特性及研究现状,就颗粒物、CO、NO_x、SO_x、HCl等常规污染物、重金属固化特性以及二噁英等持久性有机污染物的排放特征及控制工艺相关研究展开综述,总结了等离子体技术处置危废的优势与挑战,并强调其在废物资源化和无害化处置中的应用潜力,为危废处置提供重要理论基础和实践指导。
2025年S2期 v.31 778-791页 [查看摘要][在线阅读][下载 1312K] [阅读次数：0 ] - 祁寅华;张翔;严成;李建;吴昊;
针对输煤系统中粉尘浓度以及湿度较大的问题,将塑烧板作为关键过滤材料,并基于风量、阻力以及风速等工艺参数对塑烧板除尘器进行结构设计。通过在风量为1 500 m3/h的实际工况下,开展了基于系统阻力和除尘性能的实验研究,系统地评估了除尘装置在不同运行条件下的性能表现。通过迭代设计和优化运行方案,最终获得了运行阻力稳定、除尘效率高、维护工作量小的输煤系统除尘装置特征参数。结果表明:在劣质煤加仓期间,除尘系统阻力稳定,出口粉尘质量浓度约为0.1 mg/m~3,阻力约为3.2kPa,较好地满足了现场使用需要。研究成果为输煤系统粉尘治理提供了重要的理论依据及方法基础,并有助于提高输煤系统的能源利用效率,具有良好的经济效益。
2025年S2期 v.31 792-797页 [查看摘要][在线阅读][下载 765K] [阅读次数：0 ] - 董光;黎金涛;刘超;尹建龙;苗利峰;王杰;郭锦涛;李英;马双忱;
随着环保法规的严格执行,燃煤电厂实现超低排放的关键在于维持脱硫系统的安全稳定运行。针对某电厂在掺烧生物质(沙柳)后脱硫塔湍流器内部出现的大面积结垢现象,系统分析了结垢成因及生物质掺烧对垢层特性的影响。通过采集现场垢样并结合实验室分析发现,垢样表面呈现交织结构,质地坚硬。红外光谱分析显示,垢层中存在羟基(O—H)及碳氢键(C—H)吸收峰,表明湍流器表面存在未燃尽的生物质残留。工业分析进一步表明,该电厂掺烧的生物质灰分含量显著高于典型煤种及其他农林生物质,且挥发分较低,导致燃烧效率下降和未完全燃烧物质增多,从而加剧结垢问题。元素分析结果显示,垢样主要成分为CaSO_4·2H_2O (石膏),表明结垢类型以石膏垢为主。流场模拟分析表明,湍流层与烟气进口区域存在流场分布不均,形成局部涡流和低流速区,促使脱硫浆液中的石膏过饱和析出并沉积。结合化学动力学分析,生物质掺烧引入的有机成分与石膏晶体生长发生交联作用,进一步加速了垢层的形成与积累。基于上述研究,结垢问题的根本成因可归纳为2方面:其一,生物质掺烧后燃烧不完全导致未燃尽有机物进入脱硫系统,为垢层形成提供异质成核位点;其二,脱硫浆液中石膏过饱和度的升高与流场分布缺陷共同作用,促使石膏晶体在湍流器表面优先沉积。为缓解这一问题,建议采取以下优化措施:改进生物质预处理工艺,提升破碎粒度均匀性及干燥效率,以改善燃烧充分性;优化燃烧参数(如掺烧比例、炉膛温度场分布),减少未燃尽颗粒的产生;调整脱硫系统运行参数(如浆液pH值、液气比),控制石膏过饱和度;改造除尘设备以适应生物质掺烧后飞灰特性变化,降低颗粒物携带量;在脱硫塔内增设盐分浓度在线监测装置,实时调控石膏结晶条件;重新设计湍流器布局或引入导流装置,改善流场均匀性,抑制局部沉积。上述综合方案的实施将有效提升脱硫系统运行的稳定性,为燃煤电厂生物质掺烧技术的环保与经济性平衡提供理论依据及工程指导。
2025年S2期 v.31 798-806页 [查看摘要][在线阅读][下载 1056K] [阅读次数：1 ] - 龙永祥;王惠杰;张兆军;尹涵玉;李小峰;
针对输煤系统输送带转载点粉尘逸散严重的问题,提出了“多系统多维度协同控制”粉尘治理技术体系:无动力除尘系统,设计了“扩径段-定径段-缩颈段”三级除尘结构,控制粉尘颗粒的流动方向,消耗粉尘的流动能量,使其在导料槽内形成回旋气流,配合全密封超长导料槽及抑尘帘的多级密封结构,实现无动力降尘;PKR开放式除尘系统,在转运点首尾两端各设置1台该除尘系统,在除尘风机引风作用下带动粉尘颗粒被净化处理,实现动力降尘;智能控制系统,实现与输煤系统的智能联动、同步启停,实现除尘设备的智能调控。据此建立了数值分析模型,结合现场工程验证了该技术的粉尘治理效果,为煤炭运输粉尘治理问题提供了有效的解决方案。
2025年S2期 v.31 807-813页 [查看摘要][在线阅读][下载 1128K] [阅读次数：0 ] - 周雪丽;任仰成;刘强;宁海英;
燃煤发电机组锅炉烟气脱硝装置的SCR反应器中各层催化剂入口迎风面磨损问题严重,现有技术对于催化剂迎风面端的硬化处理难以适应煤质的变化及烟气流场的变化。基于耐磨陶瓷材料,设计了一款矩形多孔陶瓷基防磨结构;基于CFD模拟技术开展了安装防磨结构后的催化剂通道内灰烟气流场的数值模拟,模拟结果表明:烟气携带灰粒进入催化剂通道时,颗粒的撞击力和切削力是催化剂磨损的主要原因;烟气流动速度入射角度和是影响冲蚀率的主要原因,烟气速度从3 m/s增加至7 m/s,冲蚀率上升至4.5×10~(-5) g/(m~2·s);随着入射角从15°增加至30°,灰粒对通道侧的磨损更强。所设计的防磨结构有利于烟气流通,不会发生积灰现象;可以延长催化剂的使用寿命,优化了催化剂运行环境。
2025年S2期 v.31 814-820页 [查看摘要][在线阅读][下载 2407K] [阅读次数：0 ] - 钟剑锋;徐翔;秦世海;汤满星;胡叶奇;姚凯源;
电除尘器作为燃煤电厂环保设备重要组成部分,其高压电源的选择和应用能力的提升,对除尘效率和排放影响极大。为了满足日益严格的“超低排放”标准与国家“双碳”战略需求,解决传统电除尘器在复杂工况下,特别是处理高比电阻粉尘时所面临的效率瓶颈,开展针对电除尘器专用智能变频电源、控制设备及系统的升级研究及应用。三相变频电源以智能化技术为核心,其电源主回路采用AC→DC→AC→DC的先进变流拓扑技术,核心架构包括整流电路、LC滤波电路、IGBT逆变器及整流变压器。该智能变频电源工作在1 000 Hz以内频率,通过SPWM调制技术,将三相工频交流电通过整流、逆变、升压与二次整流的处理后,最终输出纹波系数低于3%的高平滑度直流高压。这一技术路径从根本上克服了传统单相工频电源纹波大、能耗高、响应慢的固有缺陷,能有效抑制电场火花放电,并显著提升电晕功率。同时,相较于受限于单相拓扑与器件容量的高频电源,三相智能变频电源实现了更高的功率等级与运行可靠性,尤其适用于百万级机组的大功率应用场景与顶部恶劣工作环境。实际应用结果表明,该智能变频电源能够实现与电除尘器电场阻抗的毫秒级动态最佳匹配,从而大幅提高粉尘的驱进速度,在稳定降低粉尘排放30%以上的同时系统综合节能降耗效果达30%-40%。综上所述,智能变频电源以其卓越的电气性能、显著的节能减排效益以及高度的智能化水平,为百万级机组电除尘器的提质增效与可靠运行提供了先进的技术解决方案,具有广阔的推广应用价值。
2025年S2期 v.31 821-827页 [查看摘要][在线阅读][下载 799K] [阅读次数：0 ] - 刘得英;
随着绿色矿山建设的深入推进,煤矿大型机电设备的节能降耗已成为行业关注焦点。针对煤矿综合生产系统能耗高、设备协同效率低等问题,研究了绿色节能目标导向下的煤矿大型机电设备协同控制技术。通过分析煤矿大型机电设备的能耗特性,提出了基于物联网感知、异构网络通信和云平台决策的协同控制架构,设计了动态优先级任务调度算法和设备协同优化策略。实践表明,该技术可实现设备故障率降低40%、能耗平均降低25%以上的显著效果,为煤矿绿色转型提供了有效技术支持。
2025年S2期 v.31 828-833页 [查看摘要][在线阅读][下载 685K] [阅读次数：0 ] - 刘利波;宋欢;孙海洋;钟佳利;
中水是经处理后达到一定标准,可以在一定范围内重复使用的非饮用水,其水质介于上水与下水之间。为探究经准能某污水处理厂处理后得到的中水是否可以作为选煤厂的生产用水,采用滴定法、电极法等方法对中水硬度、pH值等水质指标进行检测分析。结果表明:单从水质上看,中水可以作为选煤厂设备冷却水和生产用水(浮选除外)。通过对比中水与去离子水2种水质条件下的煤泥水絮凝沉降实验,得到中水与去离子水在不同药剂用量条件下的煤泥水絮凝沉降速率没有明显区别,且同一水质条件下5组煤泥水的絮凝沉降速率均呈现3>1>5 g/m~3的规律。当絮凝剂单位耗量为1g/m~3时,中水组絮凝沉降后上清液的浊度值最低;当药剂浓度为3 g/m~3时,煤泥水处于絮凝剂过饱和状态,虽然有相对较高的沉降速率,但由于多余的絮凝剂悬浮于上清液中,导致沉降后上清液的浊度值较高。结合水质分析数据、絮凝沉降试验数据以及2种水制得的煤泥水样品稳定性评价分析得到,中水硬度、pH值和阴离子表面活性剂含量是中水环境下煤泥水絮凝沉降效果较好的关键因素,论证了选煤厂使用中水作为生产用水在煤泥水处理方面的可行性,对解决中水处理问题有一定的现实意义。
2025年S2期 v.31 834-838页 [查看摘要][在线阅读][下载 635K] [阅读次数：0 ] - 邬拴;王霄;张彦海;张晓辉;张瑞昭;李杰;杨思敏;
基于煤炭开采和加工过程中产生煤尘的危害,论述了煤尘润湿性是影响煤尘防治效果的重要因素。分析了影响煤尘润湿性的主要因素:煤尘粒度及粒度分布、化学组成、煤变质程度、表面电性。阐述了基于改善煤尘润湿性的煤层注水技术和溶液喷雾技术,并探讨了表面活性剂改变煤尘润湿性的机理,同时列举了复配新型表面活性剂在我国的应用情况。在此基础上,展望未来煤尘防治技术必将向智慧化、协同化、环保化方向发展。
2025年S2期 v.31 839-848页 [查看摘要][在线阅读][下载 2287K] [阅读次数：0 ] - 李宇昕;张弛;袁进;张斯博;袁可;马彦彪;
煤矿矿井水中颗粒物由黏土、煤粉及少量非黏土矿物组成,具有细小的粒径分布和明显的煤岩表面特性,在矿井水中表现出较高的分散稳定性,成为矿井水处理的重点。选取山西省西山矿区典型SO_4-Na·Ca型矿井水,通过沉降实验分离出难沉降颗粒物并对其物理及组分特征进行解析。通过设计单因素变量实验分析难沉降颗粒物在该水型典型阳离子(Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+)及阴离子(CI~-、SO_4~(2-))变化下表现出的分散稳定性差异,基于颗粒物表面Zeta电位分布和DLVO理论计算从微观层面对水化学性质对颗粒间作用行为的影响机制进行探究。研究结果表明:随着阳离子Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+浓度的增加,矿井水难沉颗粒物分散稳定性逐步降低,颗粒物表面Zeta电位绝对值和颗粒间排斥势能逐渐减小,减小程度为Ca~(2+)>Mg~(2+)>Na~+,其中Ca~(2+)在20 mmol/L时颗粒间排斥势能的能垒由4.77×10~(-18) J降低至1.05×10~(-18)J,Zeta电位绝对值由53.7 mV降低至6.2 mV。阴离子变量条件下,20 mmol/L MgSO_4的颗粒物Zeta电位绝对值相较于20 mmol/L MgCl_2增加了7 mV,颗粒间排斥势能能垒由2.06×10~(-18) J升高至3.66×10~(-18) J,表明SO_4~(2-)相较于Cl~-增加了难沉降颗粒物分散稳定性与颗粒间排斥势能。这一发现有助于根据水化学类型优化混凝处理,对矿井水的再生利用具有重要意义。
2025年S2期 v.31 849-856页 [查看摘要][在线阅读][下载 1693K] [阅读次数：0 ] - 刘国伟;杨胜林;向凌峰;邢言;张传杨;李延锋;
采用Mixture多相流模型模拟干扰床分选机内液-固流动,并以模拟实验结果为基础,开展实验研究,得到双分选室干扰床的分选效果、各项最佳操作参数等。模拟研究表明,对于1～0.5 mm粒级颗粒,循环流量8 L/min工况下,密度为1.25 kg/L颗粒的分选效率为78.7%;对于0.5～0.25 mm粒级颗粒,循环流量3 L/min工况下,密度为1.25 kg/L颗粒的分选效率为84.3%。实验结果表明在入料粒度1～0.5 mm、水流速度8 L/min条件下,可能偏差Ep值达到最低值0.048 <0.1;在相同条件下,双分选室干扰床分选机Ep值小于单分选室干扰床分选机Ep值,从可能偏差值来看,双分选室干扰床分选效果优于单分选室干扰床。
2025年S2期 v.31 857-863页 [查看摘要][在线阅读][下载 660K] [阅读次数：0 ] - 张西锋;
基于响应曲面法研究自充气浮选机中能量输入对煤炭浮选性能的影响。对原煤性质进行分析可知原煤中含42.3%的固定碳、20.4%的挥发分、2.7%的水分和34.7%的灰分。采用三水平两因素的全因子设计实验,建立可变因素(叶轮转速和浮选槽体积及相互作用)与指标(产率、灰分、可燃物回收和夹带水回收)之间的关系。实验结果表明:灰分和夹带水回收率随着叶轮转速的增加而增加;在较高的叶轮转速下,2 L浮选槽中精煤产率和可燃体回收率较低;而在较低的叶轮转速下,6 L浮选槽中精煤产率和可燃体回收率较低。在4 L浮选槽中,在1 500 rpm的叶轮转速下获得72%的最大可燃回收率。实验数据用于建立拟合模型,使用方差分析因素显著程度。灰分和夹带水回收率拟合方程采用一次模型R~2值分别为0.94和0.97。
2025年S2期 v.31 864-869页 [查看摘要][在线阅读][下载 805K] [阅读次数：0 ] - 张舒洁;李军;
通过接触角、红外光谱、X射线荧光光谱等分析手段,系统研究了青龙寺选煤厂煤泥的表面性质和化学组成,发现其属于低阶高灰煤泥,含有大量含氧官能团,易通过氢键与水结合,导致煤的疏水性降低,初始可浮性较差。通过优化浮选工艺,采用粗选-扫选二次浮选工艺,浮选精煤产率达到66.30%,灰分降至9.97%;尾煤灰分高达79.38%,可直接掺入矸石再利用。工艺优化后,浮选精煤掺入混煤,混煤发热量能够提升约200 kcal/kg,显著提高了煤炭资源的利用效率,为企业带来了显著的经济效益。该研究为动力煤选煤厂煤泥提质增效提供了技术参考,具有重要的环保和经济意义。
2025年S2期 v.31 870-877页 [查看摘要][在线阅读][下载 694K] [阅读次数：0 ] - 冯东良;王斌;杨晓毓;宋文革;孙南翔;陈凡;张新元;
我国煤炭产业正经历绿色低碳转型和高质量发展的关键时期,原煤产量突破新高。煤炭清洁高效利用水平持续提升,原煤入选率逐年提高。作为煤炭分选的重要环节之一,煤泥水浓缩加药过程的控制精度对沉降效果、药剂消耗和运行成本具有决定性影响。我国原煤煤质复杂多变,且近年来随着采煤方式的改变,原生和次生煤泥量大幅增加,煤泥水处理难度和处理效果的稳定性颇具挑战,加药系统智能化升级成为必然选择。国家和地方陆续出台多项政策和指导性文件,为选煤厂智能化建设科学规范有序开展提供明确指引。鼓励开展包括选煤厂智能化在内的煤矿智能化标准体系建设和标准制修订工作,从标准层面发挥基础性、引领性作用,全面提升煤矿智能化建设水平。为此提出选煤厂智能化煤泥水加药系统的基本要求,构建系统架构并详细规定系统各层级需满足的配置要求和技术条件,为煤泥水加药系统的智能化建设和改造提供指导,助推选煤行业智能化、绿色化变革。构建的智能化煤泥水加药系统包括设备层、智能管理层和智慧决策层。其中设备层是底层支撑,由入料性质、澄清水层、底流浓度和加药量的监测构成监测单元,软件、计算机及自动控制装置等构成控制执行单元,工作站、移动终端等构成智能辅助设备,为智能管理层和智慧决策层提供数据支持。智能管理层通过整合处理设备层反馈的监测信息,为智慧决策层提供分析依据。智慧决策层则基于对前两者的数据分析和测算,实现加药过程的自主决策。未来,通过与更多先进技术的融合,持续推动技术升级与优化创新,智能化煤泥水加药系统将进一步实现提升处理效率、降低药剂消耗、稳定出水水质、减少人工干预的更大突破。
2025年S2期 v.31 878-883页 [查看摘要][在线阅读][下载 540K] [阅读次数：0 ] - 董建宏;齐晓宾;朱治平;李新丽;张孝禹;
提出了一种耦合半焦气化的循环流化床煤粉热解工艺。为实现提升管内煤粉热解与半焦气化过程的物理分区,在循环流化床试验台上开展冷态试验研究,通过分析不同流速下多段变径结构提升管内的压降分布,考察这种特殊结构提升管的物料输送和沉降特性。结果表明,物料在提升管内的输送过程可以划分为颗粒流化、颗粒输送和颗粒输送完成3个阶段,为保障物料的有效输送,下部等径段的流化数应不低于47.6;提升管中部缩径-上部扩径的结构具有良好的抗沉降特性,在流化数低于25.2时,上部扩径段内的物料才会沉降至下部;在实际运行过程中,由多种因素引起的气体膨胀会提升颗粒输送能力,使颗粒在更低的流速下实现有效输送,在气体膨胀作用下,上部扩径段内的颗粒更容易发生返混现象,形成局部密相区。本研究将为新型循环流化床煤粉热解反应器的设计和优化提供理论基础。
2025年S2期 v.31 884-890页 [查看摘要][在线阅读][下载 859K] [阅读次数：0 ] - 苗云飞;刘伟;吕鹏龙;貟炳江;
以探讨智能干选机在彬长矿业胡家河选煤厂的应用情况为目标。对智能干选机的工作原理、技术特点及其在胡家河选煤厂的实际应用效果进行深入分析,揭示了智能干选机在提高选煤效率、降低生产成本、优化煤炭质量等方面的显著优势。同时,还针对实际应用中遇到的问题提出了相应的解决方案,为智能干选机在类似选煤厂的推广应用提供了有益的参考。
2025年S2期 v.31 891-895页 [查看摘要][在线阅读][下载 682K] [阅读次数：0 ] - 石鸿铭;景浩林;李凌韡;王永久;马生财;杨克晶;
为解决煤质分析行业机器人无人化验系统中,坩埚清洗与转运环节因依赖人工或半自动设备而存在的效率低下、污染风险高、适应性差等问题,设计了一种基于视觉引导的坩埚清洗转运一体化装置。该装置以视觉感知模块、机械执行模块及协同控制模块为核心构建:视觉感知模块采用工业相机与环形光源组合形式,通过改进的YOLOv8算法实现坩埚图像识别、特征提取及污渍与破损情况判断;机械执行模块由移动模组、平移气缸组成,配备真空吸料装置与坩埚架,完成坩埚移动、执行及不同类型坩埚的清洗;协同控制模块通过软件与系统上位机调度对接,实现坩埚收发、本地清洗及状态分析。实验结果显示:该装置对不同类型坩埚的清洗成功率达99.2%,清洗后残留污染物质量≤0.05 mg,可连续无故障运行1 000次,较传统人工清洗效率提升约4倍。综上,该装置能有效降低交叉污染风险,提升机器人无人化验系统整体效率,可集成于各类机器人无人化验系统,为化验流程自动化与智能化升级提供关键设备支撑。
2025年S2期 v.31 896-900页 [查看摘要][在线阅读][下载 620K] [阅读次数：0 ] - 马骏;孙丽平;戴春田;张博然;
以遭受限电威胁且高水电占比的四川电网为代表,通过8 760 h逐时电力仿真模拟,对抽水蓄能在四川电网中参与系统保供,与火电、新能源在电源结构、电力系统转型方案相结合的量化组合模型进行分析。首先,根据《四川省电源电网发展规划(2022—2025年)》、《2022—2030年各省(区、市)可再生能源电力非水电消纳责任权重预期目标建议》和国家能源局发布的《抽水蓄能中长期发展规划(2021—2035年)》预测数据,搭建模型制定四川电网2030年和2035年2大类情景,对应16种多电源结构转型场景模型,结合层次分析法-熵权法建立了系统供电可靠性、低碳性、充裕性的综合评价指标体系。此次研究结果表明:抽水蓄能在保障系统供电水平的综合效益高于同等水平下的气电机组,能够对新能源消纳水平的促进和碳排放水平的降低起到积极作用。由于四川电网是以水电为主的电网,比较分析了平水年和枯水年时期不同规模的抽水蓄能对于火电和新能源在发电量、利用小时数、碳排放量、调峰电力的影响。最后分析结果表明:2030年四川电网配置600万kW抽水蓄能和2035年四川电网配置1 200万kW抽水蓄能可以有效提升系统保供能力,降低火电在电网中的碳排放和促进新能源在电网中的消纳作用,确定了该规模下的抽水蓄能对于改善系统供电可靠性、低碳性、充裕性的显著优势。
2025年S2期 v.31 901-910页 [查看摘要][在线阅读][下载 1433K] [阅读次数：0 ] - 李光斌;鄂飞;
针对煤矿建井与煤炭洗选过程中产生的大量煤矸石,探讨其在混凝土中的综合利用潜力,尤其是作为骨料替代材料的应用。煤矸石的堆积不仅占用土地资源,且对环境造成严重污染。与此同时,建筑业对天然砂石的需求不断增加,加剧了资源紧张和生态压力。利用煤矸石替代天然砂石制备混凝土,既能减少对天然资源的依赖,又有助于降低环境污染,推动循环经济的发展。通过响应曲面设计方法,研究了水灰比、煤矸石骨料替代率及外加剂掺加量对煤矸石混凝土7和28 d单轴抗压强度的影响,建立了回归分析模型,揭示了各因素及其交互作用对混凝土性能的影响。通过微观结构分析,进一步解释了煤矸石骨料的孔隙特性及其对混凝土强度的影响规律,填补了现有研究的空白。
2025年S2期 v.31 911-919页 [查看摘要][在线阅读][下载 1202K] [阅读次数：0 ] - 李文利;李鹏;薛红伟;张飒;卢超;
为研究煤仓物料流动中的相关变化,基于多维离散元方法,采用颗粒流相关接触理论对哈拉沟煤矿的煤仓物料流动进行仿真研究,探究煤炭粒径、煤炭堆积角和卸料斗口径等因素对煤仓物料的影响规律。研究表明:应力松弛曲线的变化规律可划分为快速上升阶段、缓慢下降阶段和稳定阶段,参数A的最高值分别为参数B、参数C的1.44和1.71倍,对应的稳定阶段数值分别为1.55和2.40倍。无黏结理论适用于线性阶段的描述,黏结理论适用于表征曲线的非线性特征,煤仓模型的非线性特征可以采用黏结理论进行分析和描述。煤炭粒度、煤炭堆积角和卸料斗口径对应的输出值均随着目标值的变化整体呈现出近似线性变化的趋势。不同速度下作用力的变化曲线整体表现为快速上升、而后缓慢下降、最后趋向于稳定阶段。当速度缓慢增加时,对应的作用力先降低约5%,而后下降约3.8%,说明速度越慢对应的作用力下降幅度越快。基于多维离散元方法在煤仓流动中的仿真模拟和应用可以为煤炭物料研究提供新的理论和思路。
2025年S2期 v.31 920-928页 [查看摘要][在线阅读][下载 1073K] [阅读次数：0 ] - 尚明;李鹏;王春亮;卢超;张飒;
煤炭混配特性对混煤燃烧具有重要影响,为探究混煤方案对混煤煤质特性和动力混煤特性的影响,采用非线性分析方法对不同混配方案下的哈拉沟选煤厂进行相关力学特性的分析和预测。首先通过将非线性方法中的神经网络修正为广义神经网络,建立起混煤的煤质预测模型。通过预测的发热量Q可以看出相较于线性加权结果,利用神经网络预测的准确度得到了改善。非线性分析方法在煤炭混配问题中的应用效果较好,可以为非线性问题在其他方面的应用提供思路和理论基础。
2025年S2期 v.31 929-936页 [查看摘要][在线阅读][下载 822K] [阅读次数：0 ] - 王斌;
为解决配煤决策过程中的复杂优化问题,通过引入粒子群优化(PSO)和模拟退火(SA)算法,构建配煤决策系统的优化模型,以提高混煤煤质特性并优化资源利用,进而实现经济效益的提升。以陕西省神木县的哈拉沟煤矿为例,选取神优2和特低灰2种煤炭作为混配对象。首先,基于PSO和SA算法,构建了配煤决策系统的优化模型。通过对比分析不同混配方案下的煤质特性,包括灰分、全水分、发热量等关键指标,评估各方案的优劣。其次,采用实际销售数据,计算了优化前后混配煤炭的降档销售比例,以评估优化模型对资源利用的影响。最后,对比了不同算法(SAPSO、SA、PSO)在适应度值下的优化效果,以验证SAPSO算法的优越性。结果表明:采用PSO和SA算法优化后的混配方案,使得神优2和特低灰2种混配煤炭的灰分、全水分、发热量和灰分区间均满足相关要求,且煤质区间稳定性显著提高。优化后,特低灰和神优2混配煤炭的降档销售均低于规定要求,有效提高了资源利用率,减少了不必要的费用支出。SAPSO算法展现出比SA和PSO算法更优的优化效果,能够更准确地反映模型的变化趋势。研究通过引入PSO和SA算法,成功构建了配煤决策系统的优化模型,有效提升了混配煤炭的煤质特性和资源利用率。SAPSO算法在优化效果上表现出色,为配煤决策提供了有力的理论支撑。该研究不仅具有理论意义,而且通过优化混配方案,实现了显著的经济效益,为煤炭行业的可持续发展提供了有益参考。
2025年S2期 v.31 937-943页 [查看摘要][在线阅读][下载 834K] [阅读次数：0 ] - 禚冠麟;崔运磊;李伟;李彦龙;
近20 a来,随着风电技术的发展,每年有近5万t风电叶片达到退役年限,且这一数值逐年增加。废弃风电叶片作为一种回收难度较高的复合材料,如何合理有效地进行资源再利用成为亟须解决的问题。在诸多方法中,热解因适用范围广、回收效率高等优势,被认为是回收废弃风电叶片最有前途的技术之一。然而很少有人关注废弃风电叶片原料长度对热解产物及回收纤维的影响。为探究废弃风电叶片长度对热解过程及回收纤维强度的影响,在管式炉中对不同长度的废弃风电叶片进行了等温热解实验,热解后的产物经过马弗炉氧化后得到纯净纤维。实验结果表明:三相产物中固体产率最高,约为68.28%～85.86%;气体产率最低,约为1%。热解气主要由CO_2、CO和C1-C3等烷烃组成,其中,CH_4体积分数达到39.66%,热解气的热值约26.16～34.11 MJ/Nm~3。热解油主要由酚类化合物组成,含有大量高价值化工原料如双酚A、苯酚等,且碳原子数位于6～19的化合物质量分数达到63%以上。此外,风电叶片长度的增加可以有效提高回收纤维的拉伸强度,当废弃风电叶片长度从5 cm增加到25 cm时,纤维的强度从383.9 MPa提高到659.73 MPa。
2025年S2期 v.31 944-950页 [查看摘要][在线阅读][下载 1476K] [阅读次数：0 ] - 徐宪龙;沈成喆;温昕彤;王金星;沈伯雄;赵忠;
粉煤灰作为能源行业的固体废弃物,产量巨大。研究粉煤灰的资源化利用可以减少其对环境的污染,实现废物再利用,提高经济效益。基于生命周期分析的角度综述了粉煤灰资源化利用研究进展,生命周期分析考虑了粉煤灰应用产品的每一个环节,基于大量科学数据,了解粉煤灰应用过程中的多种综合环境影响,减少人们的主观偏见,同时也有助于帮助人们选择如何应用粉煤灰来达到最好的效益。对于粉煤灰生命周期分析的研究主要集中在建筑材料上,在无害化处理、方案对比和其他用途等方面研究尚显不足。未来研究可进一步聚焦于粉煤灰多元化资源化路径的生命周期分析。对于由粉煤灰生产的建筑材料,如水泥与混凝土,粉煤灰的含量与能耗和环境影响的降低呈正相关。
2025年S2期 v.31 951-959页 [查看摘要][在线阅读][下载 707K] [阅读次数：0 ] - 曹霆;李永利;田小蝶;
国家能源安全新战略、国企改革新使命、高质量发展新要求给煤电企业的生存和发展带来了深远的影响。探讨了煤电容量电价机制对煤电企业的影响及应对策略。分析表明:该机制旨在推动煤电转型,使其更好地发挥基础保障和系统调节作用,但也对煤电机组的灵活性、经济性等方面提出了更高要求。为应对挑战,煤电企业需提升管理能力和设备可靠性,并积极开展科技创新和转型升级,以形成新的生产力,实现高质量发展。研究成果对于煤电企业理解和应对容量电价机制,推动煤电企业高质量发展具有重要的理论和实践意义。
2025年S2期 v.31 960-965页 [查看摘要][在线阅读][下载 585K] [阅读次数：0 ] - 华山;陈刚;范常浩;王枢充;周瑞芝;孙立;
在“双碳”的战略驱动下,我国积极推进煤电机组供热改造,以期降低燃煤机组的度电煤耗和提升供热能力。为深入研究不同供热工况切换过程中机组的动态特性,利用Modelica语言建立了超临界纯凝式汽轮机系统动态模型,并模拟中压缸排汽供热改造,重构为超临界抽凝式汽轮机系统模型。模型的输出结果与实际设计值的误差均在5%以内。随后,分析了不同抽汽工况切换过程中机组内部的动态特性,并采用热力学分析与??分析方法,探究了系统的效率和??损失分布。研究结果表明:随着抽汽量的增加,中低压缸排汽压力迅速下降,相应的高压缸与中压缸输出功率呈现上升趋势,而低压缸的输出功率呈现下降趋势。在回热系统中,除氧器内部水位向下波动幅度较大。供热改造后,在总热效率提升的同时,发电热效率却有所降低,发电热耗率相应地增加。进一步的??分析表明,机组纯凝工况时,系统中??损失由大到小依次为汽轮机、凝汽器、低压加热器组、高压加热器组、除氧器、辅助泵和给水泵汽轮机。供热抽汽后,凝汽器的??损失变化最为明显,抽汽供热改造后由26.75 MW降至7.11 MW,且随着抽汽量增大,进一步降低至4.28 MW。然而,增加了高压加热器的负担,使其??损失逐步增加。
2025年S2期 v.31 966-973页 [查看摘要][在线阅读][下载 1122K] [阅读次数：0 ] - 刘亚东;周俊丽;
煤的检测过程需要基体组分相似、含量适中的标准物质进行质量控制。针对煤中有害元素检测缺乏基体匹配标准物质的现状,研制了涵盖磷(P)、砷(As)、氟(F)、氯(Cl)、汞(Hg) 5种关键有害元素的4种煤中磷砷氟氯汞成分分析标准物质。筛选出了全国四大产煤区典型煤候选物。通过优化原料筛选与制备工艺,利用三级破碎系统将原料粒度控制至≤185μm,采用三维运动混匀装置进行10 h以上的连续混合,确保煤中元素分布均匀。标准物质均匀性检验采用单因素方差分析法,随机抽取20瓶样品进行测定。由4个标准物质均匀性评估结果可知,各元素统计量F均小于Fα,标准物质均匀性良好。按照“先密后疏”的原则,选择60个月内5个时间点进行了稳定性检验,结果表明煤中磷、砷、氟、氯、汞成分分析标准物质各元素是稳定的。同时对标准物质不稳定性引入的不确定度进行评估。采用9家实验室协作定值,采用2种及以上的不同原理的定值方法进行定值试验,定值成分为磷、砷、氟、氯、汞5个元素,每个元素均给出标准值及不确定度。不确定度由定值引起的不确定度、不均匀性引起的不确定度和不稳定性引起的不确定度合成。本次研制的煤中磷、砷、氟、氯、汞成分分析标准物质可用于煤炭及焦炭等固体生物燃料类材料的产品质量检验、测量仪器的校准、测量方法的评价和统一测试量值,也可用于此类产品的生产控制分析和监测人员的考核等。
2025年S2期 v.31 974-979页 [查看摘要][在线阅读][下载 559K] [阅读次数：0 ] - 彭祥慧;崔皓荟;袁进;袁可;李秋宇;
我国煤矿矿井水水量大、水质差异显著,常温常压下对于煤中有机质在水中的释放规律缺乏研究。为证实矿井水中有机物的来源及其与水煤相互作用的关联机制,以典型肥煤为研究对象,通过摇床浸出实验结合傅里叶红外光谱(FTIR)、三维荧光光谱(3D-EEM)及平行因子分析(PARAFAC),系统解析了煤体有机质在矿井水环境中的释放规律、组分特征及贡献机制。结果表明:煤体有机质以羟基(3 261～3 596 cm~(-1))、醚键(1 309 cm~(-1))及缩合芳香结构(1 620 cm~(-1))为主,其赋存形式差异主导了水煤浸出液中溶解性有机物(DOM)含量呈现“先上升(0～5 d)后下降(>5 d)”的变化特征,有机碳(32.64±0.05 mg/L)和溶解性化学需氧量(181.6±4.6 mg/L)峰值均出现在第5 d,其含量变化由煤中有机质溶出速率-水中溶解性有机物迁移转化速率进行双重机制调控。PARAFAC解析浸出液中DOM为类腐殖质(C1,Ex/Em=220～230/320和280/320 nm)与类色氨酸(C2,Ex/Em=275/360 nm) 2类组分。揭示了煤与水反应溶出DOM的贡献特征,为矿井水有机污染溯源及治理提供了理论依据。
2025年S2期 v.31 980-985页 [查看摘要][在线阅读][下载 758K] [阅读次数：0 ] - 侯彩霞;贾彦斌;程欢;肖璐颖;安占来;梁英华;
内蒙古褐煤是我国储量非常丰富的一种低阶煤资源,但由于其高水分、高灰分、热值低等特性,难以直接高效利用;热萃取是褐煤清洁高效利用的手段之一,通过将褐煤高温热萃取得到超精煤,但对于热萃取对褐煤结构和性质改变的研究还不够深入。为了研究热萃取对褐煤结构与性质的改变作用,对褐煤及超精煤微观结构和宏观性质2个方面综合分析。通过对褐煤和超精煤进行工业分析和元素分析,比较2种煤样基本性质的差异以及煤种元素含量的变化趋势。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、~(13)C-固体核磁(~(13)C-NMR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)对2种煤样进行表征分析,对比分析2种煤样微观结构的变化以及元素存在类型及含量变化,为分析热萃取对褐煤微观结构的影响提供理论依据。为研究热萃取对褐煤宏观性质的影响,对2种煤样进行黏结指数和吉氏流动度测试,分析2种煤样黏结指数、软固化温度、塑性温度区间、最大流动度的变化规律。结果表明:热萃取后的超精煤具有较低的水分和灰分,以及较高的挥发分,M_(ad)降低了8.72%,A_(ad)降低了4.44%,V_(daf)增加了13.81%,且O/C降低,H/C增加,产生了更多轻组分。2种煤样的微观结构发生明显变化,超精煤中含有更多的脂肪族化合物以及含氧官能团且存在较大的芳香团簇;同时超精煤微晶延展度较大,片层结构较小,有序度更高。煤样的黏结性明显改善,且褐煤本身没有流动性,而热萃取后最大流动度变为了一个较宽的区间,热塑性温度区间为260.6℃,宏观热塑性得到明显改善。超精煤中芳香族化合物含量明显降低,脂肪族化合物含量升高。芳香族化合物的化学键裂解温度更高,煤的软化温度升高,而脂肪族化合物的化学键裂解温度较低,软化温度提前,塑性温度区间变宽。
2025年S2期 v.31 986-996页 [查看摘要][在线阅读][下载 1421K] [阅读次数：0 ] - 徐力刚;黄蕾;吴科;郁强;葛举生;唐飞;
对于新型电力系统而言,为响应双碳战略和增加具有随机性的可再生能源发电占比,提升燃煤电厂的调峰性能和运行灵活性是最现实有效的选择。协调控制系统(CCS)对电厂锅炉、汽轮机和发电机进行综合控制,直接影响整个电厂的负荷响应速度和动态调节效果。辨识协调控制系统的模型是控制系统设计和分析过程的核心部分,研究了基于神经网络的CCS模型辨识。针对某320 MWe燃煤机组CCS辨识问题,建立了前馈网络GA-BP和循环网络LSTM,并且在串并联辨识模式和并联辨识模式下分析了不同辨识算法的可用性。结果表明,在串并联辨识模式下,GA-BP网络比LSTM网络具有更高的模型辨识精度。但在并联辨识模式下,GA-BP网络过于依赖于实际过程的输出,无法模拟CCS的动态特性,而LSTM网络表现相对较好,且在并联辨识模式下训练的LSTM网络可以独立于实际过程使用。
2025年S2期 v.31 997-1004页 [查看摘要][在线阅读][下载 1911K] [阅读次数：0 ] - 王楚;梁继东;樊怡乐;王学斌;于伟;郭洋楠;何瑞敏;
为探讨煤矸石资源化利用领域的发展趋势,基于文献计量学方法,利用Citespace软件整合相关中英文文献进行了数据可视化分析,阐明该领域的研究进展、合作关系及热点。主要结果有:煤矸石的资源化利用领域发文量呈增长趋势,目前处于快速扩增阶段;该领域研究特点为多学科交叉,其中矿物工程发文量占比高,而环境科学发文h因子高,两者均有较大的研究和发文潜力;跨国和跨机构合作尚有局限;该领域从聚焦于分选利用,发展到煤矸石建筑材料的生产,再到煤矸石地下回填和土壤修复;煤矸石基建筑材料仍将保持热度,同时,煤矸石地下回填、土壤修复的热度较高,政策支持度高且绿色友好,技术创新亟待发展。
2025年S2期 v.31 1005-1017页 [查看摘要][在线阅读][下载 2628K] [阅读次数：0 ] - 丁颖;赵瑞悦;张胜振;魏建明;尤鹏超;高剑峰;
随着我国重载交通的发展,对沥青路面高温性能的要求越来越高。褐煤树脂作为一种新型煤化工产品,具有软化点高、黏附性好、沥青中易分散等特点,可作为改善沥青路面高温性能的改性剂。为了评价褐煤树脂的特性及其对石油沥青、沥青混合料高温性能的影响规律和改性效果,分别制备了添加量为5%、10%、20%和30%褐煤树脂改性沥青及其混合料,对改性沥青的基本性质、混合料试样的高温抗车辙性能和低温抗开裂性能进行研究。结果表明:褐煤树脂中饱和分和芳香分相对较少,沥青质稍多,高黏结性的胶质组分高达69.1%;傅立叶变换红外光谱(FT-IR)分析表明,褐煤树脂中含有大量的含氧官能团,验证了树脂中胶质含量高的测试结果;随着褐煤树脂掺量的增加,改性沥青的高温性能得到显著改善,可将石油沥青的软化点提高5～10℃,但其低温韧性明显降低;原子力显微镜研究表明,当褐煤树脂添加量不大于10%时,对石油沥青的老化性能影响不明显,随添加量增加,老化后沥青中晶体相和包裹相的面积和比例明显增加,老化性能下降;褐煤树脂加入可显著提高改性沥青混合料的高温抗车辙性能,但对其低温抗开裂性能存在不利影响;褐煤树脂添加量10%时,混合料性能最优,高温动稳定度达到1 598次/mm,提高比例达38%。
2025年S2期 v.31 1018-1026页 [查看摘要][在线阅读][下载 2139K] [阅读次数：0 ] - 范常浩;华山;万晖;王春;朱江钧;韩驰;
为提高火电机组协调控制能力,提升机组运行灵活性,针对火电机组协调控制系统,设计了一种变步长的模型预测控制(MPC)与扩张状态观测器(ESO)相结合的控制器。首先,建立某600 MW协调控制的状态空间模型。其次,通过高斯量子改进的粒子群算法优化模型预测控制设计的能量函数,计算最优的预测步长和控制步长,使预测精度和计算时间上处于最优状态。然后,应用扩张状态观测器去除扰动对协调系统的影响。最后,以某火电600 WM机组协调控制系统为例,开展仿真实验。结果表明从调节时间、超调量和抗干扰能力上,都优于传统的MPC控制。
2025年S2期 v.31 1027-1033页 [查看摘要][在线阅读][下载 1838K] [阅读次数：0 ] - 谭锐;华山;王枢充;周瑞芝;伍玉祥;韩驰;
为提高火电机组协调控制能力,提升机组运行灵活性,针对火电机组协调控制系统,设计了基于改进哈里斯鹰算法优化自抗扰控制器。首先,建立基于非线性自抗扰控制的火电机组协调控制系统;进而,针对非线性自抗扰控制器不确定参数较多的问题,采用混合并行策略的哈里斯鹰算法对参数进行优化;最后,以某火电600 WM机组协调控制系统为例,开展仿真实验。结果表明,所提的优化算法优于大部分现有自抗扰控制器参数优化方法,优化后的自抗扰控制系统具有更好的抗干扰能力。研究结论为自抗扰控制方法在火电机组协调控制应用提供了重要的理论参考。
2025年S2期 v.31 1034-1040页 [查看摘要][在线阅读][下载 1043K] [阅读次数：0 ] - 吴亚伟;王雪宇;孙章;樊丽华;
为了提高低阶煤与生物质的附加值利用,将玉米芯与褐煤进行共萃取制备超纯煤,探究添加玉米芯对超纯煤结构的影响,为未来确定生物质的种类及添加量与低阶煤进行共萃取研究奠定基础。通过对超纯煤进行热重实验探究添加不同比例玉米芯时超纯煤的热解特性,采用XRD、Raman、FT-IR和XPS表征添加不同比例玉米芯后超纯煤的晶体结构和表面化学性质,分析添加玉米芯对超纯煤萃取率及结构的影响。结果表明:添加15%玉米芯时,玉米芯与褐煤的相互作用程度最强,超纯煤的萃取率最高,达到83.5%;超纯煤的碳含量较原煤相比升高,氧含量降低;添加15%玉米芯时超纯煤的脂肪链长度最短,芳香环缩合程度最高,炭结构的有序程度最好,比原煤萃取时芳香度提高了7.7%。
2025年S2期 v.31 1041-1048页 [查看摘要][在线阅读][下载 1209K] [阅读次数：0 ] - 徐家勇;王宝;王玮;周晓东;
在煤矿作业中,带式输送机输送的煤流经常与各种金属混合,如地脚螺栓、采煤机截齿、锚杆、脱落的设备紧固件和工人留下的工具。然而除铁器却不能有效地去除穿过传送带的大块金属,这些大块金属容易引起传送带的纵向撕裂。针对这一问题,设计了一套金属异物检测系统,该系统以磁通门传感器作为铁磁物质探测的探头,利用无磁支架将磁传感器固定在传送带上方,以没有异常金属时的磁场环境数据作为背景数据,通过磁传感器探测下方传送带上金属产生的磁异常信号,检测煤流中的金属并判断其相对大小。该系统将外磁场发射单元与信号单元集成为一体化单元,并由多个一体化单元构建成一个多普勒阵列结构,形成一个扫描阵列,探测磁场变化。经过实验测试,一体化多普勒金属探测仪对大于1 m的金属锚杆检测效果良好,检测精度较高,同时也为煤矿安全生产提供有力保障。
2025年S2期 v.31 1049-1053页 [查看摘要][在线阅读][下载 1067K] [阅读次数：0 ] - 任重远;袁进;袁可;李秋宇;
为探究常用聚合氯化铝药剂特征以使其更好应用于矿井水混凝处理,采用国标方法与Al-Ferron络合比色法对常用聚合氯化铝药剂特征进行分析,同时利用激光粒度仪对PAC应用于矿井水混凝处理过程絮体指标变化进行实时监测。试验结果表明:原料选择与后续工艺的差异导致产品指标特征显著分化:采用铝矾土原料且未经过滤的低纯度PAC (≤26%)不溶物质量分数高达5%以上,而经板框过滤处理的高纯度PAC (≥28%)不溶物含量可控制在0.2%以下;干燥工艺方面,喷雾干燥制备的30%PAC能有效保留30%的活性Al_b形态,显著高于滚筒干燥产品(Al_b<10%);PAC特性与絮体性能存在明确的构效关系。26%PAC依靠不溶物的网捕作用形成大粒径絮体(42.9μm),结构紧密但其抗剪切能力较差(S_f<70%,D_f≈3.5);相比之下,28%PAC通过电中和机制形成的絮体(33.2μm)具有密实结构(D_f≈2.6)和更优的抗剪切性能(S_f>70%),并表现出独特的超恢复特性(R_f>130%);投加量实验揭示10 mg/L时絮体生长缓慢反映电荷不足,而50 mg/L投加量会使28%PAC产生明显的“过剂量效应”(D_(50)降低12%)。
2025年S2期 v.31 1054-1061页 [查看摘要][在线阅读][下载 1249K] [阅读次数：0 ] - 齐一政;王晋君;陈衡;王奕楠;雷兢;陈宏刚;
针对锂离子电池在日历老化过程中的容量退化问题,提出了一种结合双层优化方法与符号回归的半自动建模框架,旨在提升预测精度与建模自动化水平。该方法系统地构建了3类模型:平方根模型、幂律模型和S形(Sigmoidal)模型,分别用于刻画容量随时间退化的不同动态趋势。每种模型均引入全局与局部参数,全面捕捉了温度、荷电状态(SOC)等变量对电池容量衰减的影响。同时,采用最小绝对收缩与选择算子(Lasso)回归对模型结构进行正则化,既简化了模型形式,又显著增强了泛化能力。实验数据选自某型号商用LFP/C锂离子电池,在不同温度与SOC下采集了长期老化数据,用于训练与验证模型性能。研究结果表明,S形模型在3类模型中表现最优,其均方误差(MSE)仅为0.002,优于未经优化的幂律模型(MSE=0.006)与平方根模型(MSE=0.006);同时,其调整后的决定系数R~2为0.98,明显高于幂律模型(R~2=0.96)与平方根模型(R~2=0.91)。通过对20 a期老化趋势的模拟,S形模型更好地刻画了容量衰退的非线性加速过程,展现出强大的建模能力与实用潜力。验证了双层优化框架在电池老化建模中的有效性,也为未来储能系统寿命评估与管理策略优化提供了理论依据与方法支撑。
2025年S2期 v.31 1062-1073页 [查看摘要][在线阅读][下载 2738K] [阅读次数：0 ] - 贾辉;郑明海;李伟超;
电缆的绝缘老化是导致电缆寿命下降的主要原因,当前缺乏对电力相关行业电缆绝缘故障的快速、有效的检测方法。为此,提出了一种基于DWT-MCNN的电缆绝缘故障诊断模型。首先,提出了一种数据增强方法对原始电缆绝缘故障数据进行扩充,避免因数据规模不足引起的故障诊断精度低的问题;然后利用离散小波变换(DWT)对故障数据进行分解;最后利用多通道卷积神经网络进行电缆绝缘故障数据的特征提取和分类。实验结果表明,该模型的故障诊断准确率达到99.12%,明显优于其他已有模型。
2025年S2期 v.31 1074-1080页 [查看摘要][在线阅读][下载 762K] [阅读次数：0 ] - 贾辉;魏晓伟;李伟超;
XLPE电缆局部放电信号由于存在分布复杂和类不平衡问题,为放电信号的准确检测造成了相当大的障碍。因此,提出了一种基于多通道层次结构胶囊注意力网络的XLPE电缆局部放电识别模型(MCHSCA),首先利用ResNet和BiGRU提取局部放电信号的短期和长期高频特征;然后利用胶囊网络表示多维和空间信息,并进行故障条件的识别和分类。考虑到数据样本长尾分布的类不平衡,提出了焦点角度间隔惩罚损失函数(F-softmax),通过对传统的交叉熵损失函数进行改进,从而减少利用注意力机制分配给分类良好的实例的权重。实验结果表明,该模型相对于已有模型具有更好的识别精度,识别准确率达到99.28%。
2025年S2期 v.31 1081-1088页 [查看摘要][在线阅读][下载 986K] [阅读次数：0 ] - 杨俊波;郑德升;刘璞;姬峰军;王兴益;孙锐;周伟;孟晓晓;
核能供暖是我国推行清洁取暖战略的重要组成部分,其中换热器是保证核堆高效安全运行的关键设备,因此开展对系统中换热器的优化研究具有重要意义。鉴于传统实验与数值模拟方法在大型换热器研究中存在局限性,使用成熟商业软件Aspen EDR对大型管壳式换热器的性能进行模拟优化,深入探究折流板间距、圆缺率等关键结构参数对换热器性能及振动问题的影响。使用流路分析法对模拟结果分析,发现壳侧流体分布明显影响传热系数。对原有结构设计进行优化,改善了壳侧流动分布,优化后的换热器壳侧传热系数提升了12.7%,总传热系数提升了5.6%,有效换热面积不变的情况下面积余量增加了6%,显著提升了换热器的换热性能。研究成果不仅为核能供暖系统换热器的设计优化提供科学依据,也为大型管壳式换热器的多目标性能优化与结构设计提供了重要参考依据。
2025年S2期 v.31 1089-1097页 [查看摘要][在线阅读][下载 869K] [阅读次数：0 ] - 张一农;曹昊楠;徐钢;董伟;许继东;薛小军;
热电联产机组在新型电力市场下逐步转型为重要调节电源,但是传统热电联产机组受“以热定电”运行约束,发电调峰能力受限。储热是提升热电联产机组灵活性、增强调峰能力的有效途径之一,为解决传统热电联产机组由于热电强耦合特性导致运行灵活性受限的问题,提出基于双介质储热的热电联产系统,并对其安全运行可行域进行分析。为解决在分时电价背景下配置双介质储热后热电联产机组运行调度问题,建立热电联产机组耦合蓄热水罐、熔盐双储热系统的运行优化模型,以系统运行收益最大为目标,对某热电联产机组双储热协同运行方式逐时寻优。优化后,蓄热水罐系统倾向于谷段集中放热,同时降低机组发电量和供热量,在平段蓄热。若罐内还有余量,则在尖峰和峰段放出;若罐内容量紧张,则需在峰段也进行蓄热;熔盐系统倾向在谷段储热,在蓄热水罐基础上进一步降低机组上网电量,其他时段进行放热,代替锅炉热量,降低煤耗。另外熔盐系统可在非供热季以同样的策略运行,进一步提升系统的运行收益。结果表明:基于双介质储热的热电联产系统调节灵活度提升52.7%,调峰工作时长占比提升14.7%,全供热季每日平均CO_2排放降低738.9 t;全供热季净收益增加7 416.9万元,非供热季可增加净收益4 926.7万元,全年增加净收益12 343.6万元,静态回收期3.46 a,实现高效调峰、节能降碳和经济效益的协同提升。
2025年S2期 v.31 1098-1107页 [查看摘要][在线阅读][下载 1141K] [阅读次数：0 ] - 王晓晖;
基于回转式空气预热器的历史运行数据,评估其低温腐蚀状态。结合低温腐蚀机理模型,选取烟气酸露点、冷端综合温度和腐蚀特征温度作为关键评价指标。在吹灰工况下,酸露点显著降低,均值比未吹灰工况低10.5℃;冷端综合温度的分布更为集中,低温区间占比提高1%。吹灰工况下,腐蚀特征温度的均值达到52.94℃,表明吹灰可有效降低低温腐蚀风险。同时,该工况下腐蚀特征温度的变异系数最小,温度波动最稳定。相比之下,在低负荷工况下,腐蚀特征温度的均值最低,变异系数最大,表明低温腐蚀风险最高,且温度波动最剧烈。所构建的低温腐蚀评价模型,可直观对比空气预热器在不同运行时段和负荷工况下的性能表现,有助于长期维护其健康状态,并为提高机组运行稳定性提供参考依据。
2025年S2期 v.31 1108-1112页 [查看摘要][在线阅读][下载 752K] [阅读次数：0 ] - 郭隆真;陈科峰;任利明;赵鑫平;郝振良;
经济煤掺烧可显著降低电厂燃料成本并提升运营效益,但其高效实施需在保障机组安全、稳定及环保运行的前提下,明确掺烧边界并探索综合经济性最优的掺烧策略,当前针对掺烧边界条件与多目标协同优化的系统性研究仍较为有限。为指导电厂制定综合经济性最优的掺烧方案,基于电厂实际煤源结构,开展煤质特性实验室分析与实炉掺烧实验,结合燃烧稳定性、设备适应性及污染物控制等关键参数,构建多维边界,寻找边界内的最优掺烧策略。首先在实验室中进行拟掺烧煤的物性分析实验,获取原煤元素分析,工业分析,可磨系数、灰分、灰熔点及热重分析等数据,实验获取了煤质特性数据并发现:汽运高硫及凌志达高硫全硫大于2%;汽运高硫的结渣综合指数R为1.8,属于中等结渣煤种的边界位置;拟掺烧煤的特征温度相差不大。其次开展实炉掺烧摸底实验,获取不同经济煤掺烧比例下的锅炉效率、污染物排放、磨煤机出力等数据,实验发现:随经济煤种掺烧的比例增大,锅炉效率有降低的趋势,在4:6的主力煤种:经济性煤种的比例下,脱硫塔入口的SO_2含量已经达到脱硫设备的处理能力上限;综合实验室及实炉掺烧数据,进行了硫边界、灰熔点边界、燃尽性边界、可磨系数边界以及热值边界分析,明确了经济煤掺烧比例受灰熔点、入炉热值及硫分的制约较大,为保障机组安全稳定运行,经济煤种的掺烧比例需保证在50%以下;根据锅炉效率实测效果,核算了不同经济煤种掺烧比例下的入炉煤价,发现随经济煤种掺烧比例升高,核算的入炉煤价格逐渐降低,在安全环保边界下,按照50%掺烧比例最优。
2025年S2期 v.31 1113-1121页 [查看摘要][在线阅读][下载 1003K] [阅读次数：0 ] - 刘永春;李兆众;杨学孟;郭唯阳;汪万峰;张云松;吴锐;
在煤矿开采过程中进行架后膏体充填为保证开采作业的安全往往会在充填材料中加入早强剂,为探索在J85早强剂作用下多元膏体充填材料的速凝特性,基于多元膏体的初凝时间变化规律进行研究。以某煤矿多元煤矸石膏体为研究对象,在J85早强剂作用下对不同质量分数、不同材料配比、不同J85早强剂掺量的多元煤矸石膏体速凝特性进行分析。结果表明:(1)多元煤矸石膏体添加J85速凝剂速凝效果最好,且在煤矸石:水泥:粉煤灰:石膏:炉渣=3:3:5:1:1、质量分数为76%、J85速凝剂添加量为12%时,其对应的初凝时间最短为390min。(2)多元煤矸石膏体的初凝时间在这3种任意固料配比(煤矸石:水泥:粉煤灰:石膏:炉渣=3:1:5:1:1、3:2:5:1:1、3:3:5:1:1)和质量分数(76%、74%、72%)的情况下都是随着J85速凝剂添加量的增多而减少,且在同种固料配比的情况下多元煤矸石膏体的初凝时间随着质量分数的增大呈现先增加后减小的趋势。(3)在J85速凝剂添加量为6%时只添加水泥的煤矸石膏体的速凝效果最好,其次是添加炉渣的煤矸石膏体与添加石膏的煤矸石膏体,两者速凝效果相差不大。然而在添加粉煤灰后煤矸石膏体的速凝效果大大降低,说明粉煤灰对多元膏体速凝具有一定的缓凝作用。该研究可为解决该煤矿工业固废的再生利用提供理论依据和参数支撑,也可为类似矿山提供一定的参考。
2025年S2期 v.31 1122-1130页 [查看摘要][在线阅读][下载 723K] [阅读次数：0 ] - 周品;魏鹏程;郭祥;王淼;刘繁旭;姚钰闽;
燃煤锅炉受热面积灰会影响锅炉的经济性,目前大型燃煤锅炉通常采用长杆式蒸汽吹灰器吹扫受热面以去除积灰。现阶段对吹灰射流的瞬态仿真研究很少,射流与管子之间的作用机制并不明朗。建立了吹灰器外管的完整模型,进行了吹灰射流冲击单管和管束的瞬态计算,得到了吹灰器内部的流场分布情况,对射流的发展及其与受热面管子之间的相互作用进行了分析。研究发现,在外管静止的情况下,因为冲击管束时的射流压力脉动频率要大于冲击单管,振幅也更小,所以在相同的吹灰时长内维持在喷管设计压力附近的时间更久,吹灰效果略好;射流压力脉动会造成能量损失,可以通过让外管保持运动来避免压力波反射的影响。
2025年S2期 v.31 1131-1135页 [查看摘要][在线阅读][下载 1436K] [阅读次数：0 ] - 那尔苏;张兴岳;
低低温省煤器作为燃煤电厂烟气余热回收的关键设备,其积灰结垢问题严重制约机组能效与安全运行。以某电厂3号机组为研究对象,通过热力性能测试得出试验节能特性,还通过灰垢成分分析(XRF/XRD)等揭示了设备积灰结垢与腐蚀的机理。研究表明:低低温省煤器投入运行可显著降低机组热耗率,600 MW负荷下修正后节煤量达2.01 g/(kWh),负荷率升高时节能优势更显著。积灰组分以SiO_2和Al_2O_3为主,超细颗粒(D_(10)=4μm)易黏附管壁形成致密灰层,流场不均匀引发的局部涡流加剧积灰堆积;烟气中NH_4HSO_4吸水电离及H_2SO_4冷凝液协同作用导致搪瓷保护层腐蚀,漏水促使灰中CaSO_4、Na_2Ca(SO_4)_2等硫酸盐胶凝材料硬化,形成难清除硬垢。揭示了设备积灰结垢与腐蚀的协同作用机制,为同类设备的优化运行与维护提供理论依据。
2025年S2期 v.31 1136-1140页 [查看摘要][在线阅读][下载 2636K] [阅读次数：0 ] - 王伟;
煤矿的生产环境复杂多变,且具有一定的危险性。因此,生产计划必须同时兼顾经济性、连续性与安全性。年度生产作业计划,无法将年度内的一切情况充分考虑到,各项具体安排均须在月度生产计划中解决,所以在实现计划组织时,月度作业计划尤为重要。为确保煤矿月度生产计划具有合理性与可行性,为煤矿安全生产提供科学指导,基于全要素分析,以神东所属煤矿为切入点,提出月度作业计划编制优化方式。通过研究得知,通过“采-掘-安”三维接续模型、“选型—运行—检修”全周期管理体系、“探测-评估-计划修正”机制以及“日监控-周分析-月调整”三级预警机制,可以有效地确保煤矿月度生产计划具有较强的可操作性,从而保障施工进度、提升生产效率以及显著降低安全事故的发生率。
2025年S2期 v.31 1141-1144页 [查看摘要][在线阅读][下载 491K] [阅读次数：0 ] - 张国旭;肖鹏飞;张亚飞;
针对煤碳装车站、进出港口、高校等科研单位对煤炭制粉系统高效率的需求,同时解决传统联合制样机后端人工制粉环节存在的劳动强度大、人为操作误差显著、样品代表性易受影响、管理追溯性差等问题,设计开发一套全流程机器人制粉系统。提出一种以六轴工业机器人为核心,集成多种专用制样设备与中央控制单元的柔性化制样总体架构。深入研究了多工序协同下的机器人动态避障路径规划、基于破碎电流反馈的给料控制、样品残留监控技术以及基于视觉与射频技术的煤样动态管理等关键技术。对照国标及设计要求,对系统进行严格的性能测试。测试结果表明:所开发的机器人制粉系统运行稳定,煤样损失率≤2%,过筛率达到100%;另外,系统制粉效率满足8 h制备36个煤样的设计要求,制粉精密度满足国标GB/T 19494.3的要求,且不存在实质性偏倚。研究设计的机器人制粉系统实现了制粉过程的高度自动化与智能化,有效消除了人为干扰,提升了样品的代表性与数据溯源性,为无人化验室的构建提供了核心装备支撑。
2025年S2期 v.31 1145-1150页 [查看摘要][在线阅读][下载 669K] [阅读次数：0 ] - 姚远;陈琪;陈旭瑞;万耕书;杨翔;李森;赵延兴;
火箭发动机广泛采用燃料再生冷却技术来应对发动机推力室日益严峻的热环境,以满足重型火箭发动机更大推力、更高速度、更长航时跨越式发展的需求。为了研究动态加速度载荷和先进壁面材料关键物性对再生冷却结构性能的影响,构建了一个三维的流-热-固耦合的矩形再生冷却流道数值模型,用于模拟极端热负荷(>10 MW/m~2)和机械负荷(>15 MPa)工况、不对称加热条件下,矩形通道内的超临界压力甲烷流动传热过程。研究了加速度大小以及壁面材料导热系数对超临界甲烷传热系数、进出口温升和压降、固/液局部热点温度的影响规律。另外,还应用了经典压降预测方程和4种努塞尔数传热预测方程,用于预测压力损失和热传递能力,以助力未来工业应用。研究结果表明,在高热流密度和超临界压力条件下,随着加速度从0增加到20倍地球重力(20 g),传热得到强化、压损增加,但是加速度影响偏小仍然可以忽略不计,因此加速度不是决定再生冷却性能的主导因素。此外,增加壁面材料导热系数(从50 W/(m·K)增加到650 W/(m·K)),平均对流传热系数从3.47×10~4 W/(m~2·K)增加到5.32×10~4 W/(m~2·K),传热系数提高53.26%,同时,固壁局部热点温度降低469 K,进出口压损减少1.55%,但这种增强呈现逐渐稳定趋势。在所评估的1项压降预测关联式中,Blasius方程与数值数据吻合良好,偏差范围为-1.7%～+25.4%,平均绝对相对偏差和平均相对偏差分别为19.01%和18.91%。在所评估的4项传热预测关联式中,YAO等方程预测的努塞尔数与数值数据最为一致,偏差范围为-12.1%～+21.9%,平均绝对相对偏差和平均相对偏差分别为10.46%和-7.88%。本研究研究结果有助于再生冷却技术在发动机热防护中的高效率、低裕量、轻质化、重复性应用。
2025年S2期 v.31 1151-1159页 [查看摘要][在线阅读][下载 1174K] [阅读次数：0 ] - 赵民才;沈志刚;
以煤炭为主的火力发电是保障我国能源安全的核心支柱,数智化转型是产业发展的现实需要和必然要求。数字孪生作为推动智能制造转型升级的关键技术,与我国火力发电产业的发展趋势一致。基于五维模型理论框架,将数字孪生技术与火力发电产业升级深度融合,提出火电厂数字孪生构建方法,涵盖物理原生体、虚拟孪生体、孪生数据、连接交互及应用服务五个维度。系统阐述了各维度的构成模块与实施路径,从整体到局部构建数智化的数字孪生服务平台。随着数字孪生系统的不断优化与迭代,火电厂能够持续提升发电效率、降低碳排放强度与优化生产成本,为打造智能、高效、低碳、安全的产业发展目标提供技术支持。
2025年S2期 v.31 1160-1164页 [查看摘要][在线阅读][下载 654K] [阅读次数：0 ] - 何钰亭;薛宝兰;刘伟;赵全艳;陈用文;
可再生能源大规模并网及电力电子设备高渗透率接入导致电力系统呈现高度非线性与时变特性,传统PID控制面临显著局限。系统探讨了现代控制理论(鲁棒控制、自适应控制、预测控制及最优控制)在电力系统中的应用。理论分析与仿真实验表明:鲁棒控制对参数摄动与外部干扰适应性强;自适应控制通过动态参数优化提升系统稳定性;预测控制利用滚动优化机制最小化频率偏差、优化动态响应;最优控制在经济调度与稳定性优化中展现全局性能优势。仿真结果证实,现代控制方法在频率调节、抗干扰能力及参数不确定性处理方面显著优于传统PID控制,为电力系统智能化升级提供理论支撑与技术路径。
2025年S2期 v.31 1165-1170页 [查看摘要][在线阅读][下载 573K] [阅读次数：0 ] 下载本期数据