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焦化行业碳氢资源利用潜力与低碳路径评价

化工进展 2024年第5期43卷 2862-2871页

作者：狄子琛雷飞霞常成功陈文慧程芳琴山西大学资源与环境工程研究所山西太原030006

中国焦炭产量达4.73×10^(8)t,副产焦炉气约2×10^(11)m^(3)。焦炉气富含H_(2)、CH_(4)和CO等碳氢资源,对其有效利用并衔接上下游产业的氢能需求,有望产生显著的产业链减碳效益。本研究构建全国焦化企业的空间地理坐标和产能数据库,针... 详细信息

中国焦炭产量达4.73×10^(8)t,副产焦炉气约2×10^(11)m^(3)。焦炉气富含H_(2)、CH_(4)和CO等碳氢资源,对其有效利用并衔接上下游产业的氢能需求,有望产生显著的产业链减碳效益。本研究构建全国焦化企业的空间地理坐标和产能数据库,针对典型焦化企业开展物质流、碳流分析,系统比较焦炉气不同利用路径的环境影响、碳减排效益及碳氢资源利用率,提出优化的焦炉气利用策略。结果表明,我国焦化企业集中度较低,山西省是独立焦化企业最多的省份,企业规模在2×10^(6)t以下;河北、辽宁、吉林、江苏等地则主要以钢焦联合企业为主,主要为大型焦化企业。焦化行业副产大量焦炉气,可产氢气达1×10^(11)m^(3)。生命周期评价结果表明,焦炉气用于化工转化和还原剂高炉喷吹相比作燃料直接发电均可有效降低碳排放,尤其制氢路径和高炉喷吹路径的全球变暖潜值减少量分别是制甲醇路径的5倍和67倍。此外,在各种焦炉气利用路径中,总环境影响从高到低依次为制甲醇、发电、制LNG、制合成氨、制氢、高炉喷吹。结合各焦炉气利用路径分析与钢、焦企业空间分布,山西省等地独立焦化企业较多,可优先考虑向焦炉气制氢方向转型。而有条件发展钢焦联合发展区域,如河北、辽宁、吉林、江苏等地,向高炉喷吹焦炉气工艺改造转型,更有利于产生行业间协同效益,有效推动减污降碳发展。

关键词：焦炉气碳氢资源生命周期分析碳减排潜力焦钢耦合

低阶煤热解条件对气相产物分布和半焦结构的影响

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煤炭转化 2019年第6期42卷 17-27页

作者：任磊杨凤玲贾阳杰狄子琛程芳琴孟爱国山西大学国家环境保护煤炭废弃物资源化高效利用技术重点实验室山西低附加值煤基资源高值利用协同创新中心太原030006 山西瑞恩泽科技有限公司太原030006 山西领君重工机械设备有限公司山西晋中030060

以内蒙古鄂尔多斯煤为研究对象,在立式固定床反应器中考察不同热解条件对半焦、油和气三种产物的影响,并通过XRD和SEM-EDS对煤和半焦进行微观结构表征。结果表明:焦油和热解气的生成量与热解温度有直接关系,热解气中H2与CO2存在着相互... 详细信息

以内蒙古鄂尔多斯煤为研究对象,在立式固定床反应器中考察不同热解条件对半焦、油和气三种产物的影响,并通过XRD和SEM-EDS对煤和半焦进行微观结构表征。结果表明:焦油和热解气的生成量与热解温度有直接关系,热解气中H2与CO2存在着相互竞争的关系;温度越高对成型热解具有越好的黏结作用,程序升温条件下热解气体释放的时间区间较长,大约在60 min,而恒温热解过程中热解气体释放完成时间主要集中在25 min^30 min。通过热解可以降低煤中的挥发分,控制民用煤加煤阶段的大量污染物释放,解决民用煤的污染问题。可以根据煤质和半焦产品的用途调整热解过程,半焦民用可以采用较低热解温度,若需提高焦油和气的收率可适当提高温度,民用热解型煤可以采用中低温热解得到。

关键词：恒温热解热解气热解温度程序升温半焦

基于多过程模型融合的流化床配风解耦燃烧参数预测与优化

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洁净煤技术 2023年第8期29卷 95-101页

作者：狄子琛常成功杨凤玲吴海滨程芳琴山西大学资源与环境工程研究所山西太原030006 清华大学环境学院北京100084

循环流化床广泛应用于矸石、污泥等低品位燃料转化,近年来随着其用途和需求变化,进行了广泛的适应性改造,准确模拟和预测流化床炉内燃烧状况可为此提供基础支撑。针对当前流化床模型复杂,难以兼顾多参数精准预测问题,构建了基于热力学... 详细信息

循环流化床广泛应用于矸石、污泥等低品位燃料转化,近年来随着其用途和需求变化,进行了广泛的适应性改造,准确模拟和预测流化床炉内燃烧状况可为此提供基础支撑。针对当前流化床模型复杂,难以兼顾多参数精准预测问题,构建了基于热力学和动力学的流化床模型,计算了燃料变化对需氧量的影响以及空隙率和温度随床层高度的变化。通过构建热力学模型,预测了碳含量为74.05%、17.71%、24.27%、34.01%的4种煤矸石,理论需氧量分别为15.17、4.00、4.47、6.20 kg/h。计算结果关联了燃料类型与理论需氧量,可辅助风机功率、风量等参数设计;通过串联10个RCSTR动力学模块嵌入动力学模型,实现不同床层的空隙率、温度、气体分布等关键参数计算,单点参数误差低于15%。多过程模型融合方法的建立可实现不同类型静态指标分类预测,为燃料变换时调控流化床进风量、一二次风风口位置等参数提供理论依据和设计参考。

关键词： Aspen Plus 循环流化床参数预测热力学动力学

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化学链燃烧钙基载氧体研究进展

洁净煤技术 2022年第12期28卷 30-40页

作者：狄子琛巩盼杨凤玲宋慧平程芳琴山西大学资源与环境工程研究所山西太原030006 山西大学山西黄河实验室山西太原030006

化石能源燃烧产生大量CO_(2),碳捕集、利用与封存技术是目前唯一能实现化石能源大规模低碳化利用的减排技术。化学链燃烧是一种新的解耦燃烧技术,可在燃烧过程中实现原位碳捕集。载氧体是该过程高效稳定运行的关键。钙基载氧体因其特有... 详细信息

化石能源燃烧产生大量CO_(2),碳捕集、利用与封存技术是目前唯一能实现化石能源大规模低碳化利用的减排技术。化学链燃烧是一种新的解耦燃烧技术,可在燃烧过程中实现原位碳捕集。载氧体是该过程高效稳定运行的关键。钙基载氧体因其特有的高载氧量、低成本、易获得且对环境友好等优势被认为具有应用潜力。总结了化学链燃烧技术及6类常见载氧体的原理及发展,重点介绍了钙基载氧体存在的瓶颈问题——热力学和动力学适宜温区、分压匹配难,总结了国内外通过控制反应条件、添加剂等手段调控反应过程,强化其反应性和再生性的相关研究,并解析了惰性载体、金属氧化物等添加剂对钙基载氧体性能的强化效应和影响机制。研究表明,惰性载体可有效改善载氧体分散特性,从而提升反应活性,有助于提高机械强度。与惰性载体相比,添加金属氧化物可能更有效。传统的功能强化方法可一定程度改善载氧体性能,但难以从根本上突破其再生性差的瓶颈。未来研究可聚焦2方面:基于人工智能在材料科学中的应用,定向筛选与优化廉价钙基天然矿石/工业固废等材料作为载氧体;重构载氧体的形貌构造和晶体结构,调控氧原子、硫原子的迁移转化行为,降低氧传递对硫原子的携带效应,实现再生性能强化。

关键词：碳捕集化学链燃烧钙基载氧体廉价载氧体晶体结构调控

对襄汾县河西新区城镇建设中拆迁问题的研究与思考

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华北国土资源 2014年第2期 79-81页

作者：狄子琛贾宁凤山西大学环境与资源学院山西太原030006

随着城镇化进程的加快,在全国各大城市乃至中小城镇的城镇化进程日益加快的背景下,围绕土地产生的纠纷日益严重。本文从襄汾县河西新城区建设出发,分析襄汾县城镇化过程中出现的纠纷及原因,并提出相应的对策和建议,以期能给县域城镇建... 详细信息

随着城镇化进程的加快,在全国各大城市乃至中小城镇的城镇化进程日益加快的背景下,围绕土地产生的纠纷日益严重。本文从襄汾县河西新城区建设出发,分析襄汾县城镇化过程中出现的纠纷及原因,并提出相应的对策和建议,以期能给县域城镇建设过程中出现的政府和居民矛盾的解决提供新的思路。

关键词：襄汾县新城区建设征地补偿

目标情景下的电解铝行业低碳路径探究——以山西省为例

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有色金属工程 2024年第2期14卷 128-135页

作者：姚茜贾永斌狄子琛杨凤玲吴海滨山西大学资源与环境工程研究所太原030006 山西中铝新材料有限公司山西运城043399 山西省黄河实验室太原030006

在“双碳”背景下,铝冶炼行业面临着巨大的减排压力。以山西省某电解铝企业为例,对2021年该企业各环节碳排放进行核算,识别影响电解铝行业碳减排的主要因素。采用情景分析法,对2021-2030年山西省电力结构调整、电解铝低碳技术升级及再... 详细信息

在“双碳”背景下,铝冶炼行业面临着巨大的减排压力。以山西省某电解铝企业为例,对2021年该企业各环节碳排放进行核算,识别影响电解铝行业碳减排的主要因素。采用情景分析法,对2021-2030年山西省电力结构调整、电解铝低碳技术升级及再生铝应用进行预测,建立电解铝碳排放多因素分析模型,探究在基准情景、政策情景下各控制变量对降低企业吨铝碳排放的影响。结果表明:电力结构变化对该企业温室气体减排量贡献最大,2030年基准情景下减排量可占总排放量的31.63%,政策情景下减排量占总排放量的40.66%;电力结构变化及再生铝占比变量耦合时,减排效果最为显著,2030年政策情景中减排量占总排放量的67.82%;三耦合情况下,该企业碳排放逐步趋于零。

关键词：山西省电解铝碳排放情景分析低碳路径

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煤中低温热解挥发分和硫脱除研究进展

洁净煤技术 2019年第1期25卷 47-56页

作者：杨凤玲任磊贾阳杰吴海滨狄子琛程芳琴山西大学国家环境保护煤炭废弃物资源化高效利用技术重点实验室低附加值煤基资源高值利用协同创新中心山西太原030006 山西瑞恩泽科技有限公司山西太原030006

针对目前我国民用燃煤煤质较差,污染物无法集中处理,污染环境等问题,基于煤热解原理和硫的赋存形态,分析了气氛、添加剂、升温速率对煤热解过程的影响,论述了国内外目前较为成熟的粉煤干馏工艺,分析了粉煤干馏和块煤干馏的优缺点,提出... 详细信息

针对目前我国民用燃煤煤质较差,污染物无法集中处理,污染环境等问题,基于煤热解原理和硫的赋存形态,分析了气氛、添加剂、升温速率对煤热解过程的影响,论述了国内外目前较为成熟的粉煤干馏工艺,分析了粉煤干馏和块煤干馏的优缺点,提出了粉煤成型热解的工艺思路。重点介绍了目前山西大学和山西领君重工集团联合开发的无烟碳化型煤热解工艺路线,提出了一种洁净煤清洁燃烧多联产工艺系统。粉煤干馏工艺都以粉煤和粒煤为原料,易造成粉尘沉积和堵塞,无法高效分离。块煤可提高焦与油的分离效率,但非胶黏性煤热解过程中会粉化,效率不高。以半焦为热载体会降低半焦利用效率,产生大量焦粉,焦粉民用燃烧需成型,且难以黏结成型,鉴于此,提出了配煤成型热解的思路。热解后半焦粉末经成型可提高油、气产率,强度较好,与焦油高效分离,其产品可根据工艺控制挥发分供民用。煤成型热解联产无烟碳化型煤工艺生产的型煤整体利用率高,产生的污染物提取可制成高附加值副产品,有效控制粉尘污染,提高煤炭的品质和价值。无烟型碳挥发分和发热量高于无烟煤,强度高,用于民用燃烧完全符合国家标准。洁净煤清洁燃烧多联产工艺将循环流化床发电、洁净煤生产和粉煤灰陶粒制作有机结合,可有效利用电厂预热作为热源,并将干馏型煤生产的干馏气用于陶粒烧结的气源,得到洁净型煤产品,实现了固废综合利用和洁净燃烧。

关键词：煤热解硫干馏工艺成型热解挥发分

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粉煤灰基注浆灭火材料防火性能研究

山西大学学报(自然科学版) 2024年第6期47卷 1297-1306页

作者：安全宋慧平吴海滨程芳琴刘春晖狄子琛赵仲鹤山西大学资源与环境工程研究所黄河流域资源增效减碳教育部工程研究中心山西大地生态环境技术研究院有限公司

煤矸石山自燃是煤氧剧烈反应的过程，会随之产生大量的SO2、CO、H2S、CO2等有毒有害气体，严重影响矿区环境和人民生命财产安全。因此，急需通过新的科学技术治理相关问题。本文基于可注性实验，通过注浆灭火来实现隔氧降温堵漏，以达... 详细信息

煤矸石山自燃是煤氧剧烈反应的过程，会随之产生大量的SO2、CO、H2S、CO2等有毒有害气体，严重影响矿区环境和人民生命财产安全。因此，急需通过新的科学技术治理相关问题。本文基于可注性实验，通过注浆灭火来实现隔氧降温堵漏，以达到灭火阻燃的目的，对比自制的粉煤灰基注浆材料、黄土注浆材料和石灰注浆材料在冷态和热态两种情况下灭火效果的差异、组分变化以及与煤炭界面的微观形貌来分析灭火效果。结果表明：（1）在冷态条件下，粉煤灰基注浆材料固水能力较好，与粒径为8 mm～18 mm矸石颗粒粘结效果较好，其中固结体长度可以达到38 mm，且成胶完全，形成的注浆材料比较稳定；同时粉煤灰基注浆材料的流动深度可达到323 mm，流动性最优，下渗速度也相对较慢。（2）在热态条件下，粉煤灰基注浆材料与煤炭界面的固化体呈现结构密实，孔隙和裂缝较少的稳固状态。（3）在冷态和热态条件下，粉煤灰基注浆材料的主要成分为Ca（OH）2、CaCO3和硅线石，Ca（OH）2和CaCO3的衍射峰较强，冷态/热态条件变化前后粉煤灰基注浆材料的主要水化产物无明显变化，Ca（OH）2和CaCO3的衍射峰仍然较强，说明粉煤灰基浆液在灭火过程中较为稳定，生成的Ca（OH）2可以中和矸石燃烧过程中产生的SO2等酸性气体，而较多CaCO3的存在也可以有效围堵矸石块孔隙，减少空气通道，更有利于灭火。研究结果表明，利用粉煤灰制备注浆灭火材料不仅灭火效果较好，而且能够实现固体废弃物规模化利用，达到以废治废的目的。

关键词：煤矸石自燃注浆灭火粉煤灰灭火性能

来源：博看期刊

基于Aspen Plus软件的300MW燃煤循环流化床锅炉过程模拟与分析

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基于Aspen Plus软件的300MW燃煤循环流化床锅炉过程模拟与分析