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新疆东部煤中水溶态元素组合模式研究

煤炭科学技术 2024年第1期52卷 366-379页

作者：白向飞丁华何金张昀朋袁东营煤炭科学技术研究院有限公司北京100013 国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室北京100013

新疆高碱煤中水溶态钠、氯、硫酸根离子等含量较高,严重影响了新疆煤的清洁高效利用,高碱煤中水溶态元素的组合模式及其对煤质的影响已成为科学认识和评价新疆煤需要解决的一个基本问题。研究采集了新疆东部地区大井、西黑山、三塘湖、... 详细信息

新疆高碱煤中水溶态钠、氯、硫酸根离子等含量较高,严重影响了新疆煤的清洁高效利用,高碱煤中水溶态元素的组合模式及其对煤质的影响已成为科学认识和评价新疆煤需要解决的一个基本问题。研究采集了新疆东部地区大井、西黑山、三塘湖、淖毛湖和沙尔湖等矿区的煤层煤样和商品煤样,以及不同矿区地表土壤、煤层上覆岩层、煤层顶板和夹矸样品,包括部分矿区地表盐岩样品,利用溶滤试验,测定了各相关样品中水溶态离子的含量;综合各矿井煤灰成分分析、水溶态离子占比、水溶态离子比值参数与Piper三线图等方法,分析了不同矿区煤中水溶态元素的组合特征差异;通过比较煤层、含煤地层中其他岩层及地表土壤中各种水溶态离子含量的变化,初步探讨了煤中水溶态元素的可能成因及其影响因素。结果表明:新疆东部不同矿区煤中水溶态元素含量和组合模式都存在比较显著的差异,其含量差异可以达3倍左右,组合模式方面,既有Cl-Na型和Cl·HCO_(3)-Na型,也有SO_(4)-Na·Ca型和SO_(4)·HCO_(3)-Na型等其他类型组合分布。各种水溶态离子比值参数显示,煤中水溶态离子之间发生过离子交换作用。新疆高碱煤的形成是一个目前仍在发展中的现代地质作用过程,地表盐岩和土壤中水溶态离子随地下水下渗逐步进入煤层而导致高碱煤形成的可能性极大,且过程比较复杂。受离子交换作用和沉淀作用等因素影响,煤中碱金属、碱土金属和氯、硫等元素的相互结合形态、赋存状态变得更加复杂,但水溶态仍是主要形式。

关键词：新疆东部矿区新疆高碱煤碱金属水溶态元素

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300MW循环流化床锅炉燃烧调整

洁净煤技术 2024年第S1期 320-324页

作者：武生张志强李志斌王小伟刘曼国家能源集团科学技术研究院有限公司中国科学院山西煤炭化学研究所

针对某电厂300 MW机组流化床锅炉运行中出现的床温偏差大，飞灰、大渣可燃物含量高，辅机耗电率高等问题，从燃料粒径、运行氧量、一次风量、二次风配风方式、运行床压等方面进行燃烧优化调整试验。结果表明：影响床温偏差的主要为燃料... 详细信息

针对某电厂300 MW机组流化床锅炉运行中出现的床温偏差大，飞灰、大渣可燃物含量高，辅机耗电率高等问题，从燃料粒径、运行氧量、一次风量、二次风配风方式、运行床压等方面进行燃烧优化调整试验。结果表明：影响床温偏差的主要为燃料粒径，运行氧量、风室压力，上下二次风配比等对锅炉飞灰、大渣可燃物含量影响显著。建议运行中，300 MW负荷下表盘运行氧量维持2.95%左右，上下二次风门开度采用70%/70%/100%/100%的正塔配风方式，风室压力保持在12.5 kPa左右。研究结果可为同类型机组优化运行提供指导。

关键词：流化床锅炉燃烧调整燃料粒径运行氧量二次风配风风室压力

煤及燃煤产物中稀土元素的分布赋存特征研究进展

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煤炭科学技术 2024年第3期52卷 269-282页

作者：邢艳阳丁华白向飞何金煤炭科学研究总院北京100013 煤炭科学技术研究院有限公司煤化工分院北京100013 国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室北京100013

稀土元素因其特殊的性质被广泛用于永磁、冶金、储氢材料等领域,消费量逐年递增。我国是稀土元素储量大国,至2020年我国稀土元素矿产量在世界占比逐年下降,近几年有所回升,但仍需要寻找和开发其他可作为稀土元素供应源的材料。煤作为一... 详细信息

稀土元素因其特殊的性质被广泛用于永磁、冶金、储氢材料等领域,消费量逐年递增。我国是稀土元素储量大国,至2020年我国稀土元素矿产量在世界占比逐年下降,近几年有所回升,但仍需要寻找和开发其他可作为稀土元素供应源的材料。煤作为一种有机矿产,形成过程中可富集稀土元素。深入认识煤中稀土元素含量及赋存状态对后续研究其燃烧产物中稀土元素赋存和提取回收具有重要意义。国内外学者分时代、地区、煤级研究煤中稀土元素含量,对煤及其燃烧产物中的稀土元素赋存状态研究进行总结,并初步认识到我国煤及其燃烧产物中的稀土元素分布赋存特征。目前研究表明,中国煤中的平均稀土元素含量是世界煤中的平均稀土元素含量的两倍;晚二叠世时期煤中稀土元素相对富集;煤中稀土元素主要以硅酸盐态存在。稀土元素性质稳定,经过燃烧后可在燃煤产物中明显富集,主要富集在非磁性的细飞灰颗粒中。对于煤中稀土元素含量的统计应综合考虑样品来源矿区的覆盖率、样品处理方式、微量元素测试方式等因素,以提高统计数据的代表性和准确性。综合直接观测、表征测试方法、逐级化学提取法及数理统计方法以推测得到较为可靠的赋存状态。我国煤炭消费量可观,能源供应以火力发电为主,燃煤产物产量巨大,煤中稀土元素至燃煤产物中可得到几十倍的富集,探明电厂燃煤产物中稀土元素富集分布规律,结合其提取的难易程度提出对应的回收工艺,以实现对燃煤产物资源化利用。

关键词：煤稀土元素赋存状态燃煤产物富集行为

煤基低维碳材料制备及其在有机太阳能电池的应用

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煤炭科学技术 2024年

作者：赵勇刘敏阙建磊黄澎煤炭科学技术研究院有限公司唐山中润煤化工有限公司

煤炭作为储量丰富的碳资源在能源行业中占据重要地位，但传统的煤炭利用方式存在环境污染和效率低等问题。煤及其衍生物富含丰富的稠环芳烃，可通过物理、化学等手段转化为高附加值的低维（零维、一维和二维）碳材料，这有利于推动新能... 详细信息

煤炭作为储量丰富的碳资源在能源行业中占据重要地位，但传统的煤炭利用方式存在环境污染和效率低等问题。煤及其衍生物富含丰富的稠环芳烃，可通过物理、化学等手段转化为高附加值的低维（零维、一维和二维）碳材料，这有利于推动新能源的发展以及实现煤炭资源的清洁利用。本文首先阐述了我国能源与环境现状，以及煤炭资源在“双碳”时代清洁利用的迫切需求；重点介绍了煤基低维碳材料（碳量子点、碳纳米管、石墨烯、碳纳米片等）的结构特点、制备方法、改性策略以及新能源应用和市场前景；阐述了各种煤基低维碳材料制备方法的优缺点、创新性以及适用条件；深入探讨了这些低维碳材料在有机太阳能电池（Organic Solar Cells， OSC）各组分中的各种应用，并详细总结了其作为OSC电极、添加剂以及电荷传输层的应用优势和作用机理；分析了其在提高OSC能量转化效率、降低制造成本、提高稳定性以及推动可持续发展等方面的重要作用；对比了低维碳材料与其它低维材料在OSC中的应用优势和性能指标。最后，分析并总结了煤基低维碳材料在制备和新能源应用研究过程中存在问题及重点研发方向。随着高值碳材料制备技术的不断发展，生产成本的降低，以及规模化生产，煤基低维碳材料有望在新能源领域展现出更广阔的应用前景。

关键词：煤洁净利用低维碳材料可再生能源有机太阳能电池

卤化钾改性Mn-Co-Fe尖晶石脱除气相Hg0的性能研究

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中国电机工程学报 2024年第4期44卷 1481-1492,I0019页

作者：徐元强仲兆平许月阳黄佳伟东南大学能源与环境学院江苏省南京市210096 国家能源集团科学技术研究院有限公司江苏省南京市210046

为提高Mn-Co-Fe尖晶石吸附剂的脱汞性能,该研究首先采用溶胶凝胶自燃烧法和浸渍法结合制备了KX(X表示Cl、Br和I)改性的Mn-Co-Fe尖晶石吸附剂。然后,分别利用SEM、SEM结合EDS能谱Mapping、BET、XRD和VSM来表征其表面形貌、表面元素占比... 详细信息

为提高Mn-Co-Fe尖晶石吸附剂的脱汞性能,该研究首先采用溶胶凝胶自燃烧法和浸渍法结合制备了KX(X表示Cl、Br和I)改性的Mn-Co-Fe尖晶石吸附剂。然后,分别利用SEM、SEM结合EDS能谱Mapping、BET、XRD和VSM来表征其表面形貌、表面元素占比及分布、比表面积及总孔容积、晶相结构和比饱和磁化特性。并通过固定床探究了卤化钾种类、KI负载量、吸附温度和入口汞浓度对模拟燃煤烟气中汞脱除性能的影响。最后,通过动力学模拟、XPS表征和程序升温脱附实验研究了吸附剂对汞脱除的控制步骤、机制以及汞在吸附剂表面的存在形态。研究结果表明:在相同实验条件下,0.10KX@MCFS对汞的平均脱除效率KI(92.84%)>KBr(88.39%)>KCl(86.61%)。此外,增加KI的负载量、吸附温度和入口汞浓度在一定程度上能够促进改性MCFS的脱汞性能。虽然KI的负载导致了MCFS的磁性能下降,但综合分析得出:0.10KI@MCFS具有一个相对优异的汞脱除性能和饱和磁化强度值(34.0 emu/g)。因此,该研究的这一发现对汞污染排放控制和吸附剂磁回收的实践研究具有重要的参考价值。

关键词：汞 Mn-Co-Fe尖晶石卤化钾浸渍改性饱和磁化强度

燃煤电厂湿法脱硫前逃逸氨迁移转化和脱除特性

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中国环境科学 2024年第1期44卷 58-64页

作者：郑成强李小龙刘广祥李军状周道斌段玖祥张浩亮国能南京电力试验研究有限公司江苏南京210023 国家能源集团科学技术研究院有限公司江苏南京210023 国能龙源环保有限公司北京100039

采用固定污染源烟气采样法、靛酚蓝分光光度法和离子色谱法采集和分析3台超低排放燃煤机组在脱硝出口、空预器出口、除尘器出口烟气中各形态氨组成和排放浓度,结合机组运行工况和烟气处理系统特点,研究逃逸氨在空预器和除尘器内迁移转... 详细信息

采用固定污染源烟气采样法、靛酚蓝分光光度法和离子色谱法采集和分析3台超低排放燃煤机组在脱硝出口、空预器出口、除尘器出口烟气中各形态氨组成和排放浓度,结合机组运行工况和烟气处理系统特点,研究逃逸氨在空预器和除尘器内迁移转化和脱除特性.结果表明:各机组在高低负荷运行工况下脱硝出口逃逸氨均为气态氨,且分布不均明显,局部位置氨排放浓度高于2.5mg/m^(3).气态氨随烟气进入空预器,开始向颗粒态氨转化,空预器出口颗粒态氨排放量可占氨总排放量的47.21%~68.85%.空预器内烟气的温降和流速影响颗粒态氨生成量.除尘器可脱除大部分逃逸氨,脱除效果主要来自于对颗粒态氨的脱除.机组装备不同除尘系统对颗粒态氨的脱除性能各有差异.经过除尘器脱除作用后,除尘器出口烟气中逃逸氨以气态氨形式为主,排放浓度在0.15~0.60mg/m^(3)之间.

关键词：燃煤机组超低排放逃逸氨组成迁移转化脱除

煤及燃煤产物中稀土元素的分布赋存特征研究现状

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煤炭科学技术 2024年

作者：邢艳阳丁华白向飞何金国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室煤炭科学技术研究院有限公司煤化工分院煤炭科学研究总院

稀土元素因其特殊的性质被广泛用于永磁、冶金、储氢材料等领域，消费量逐年递增。我国是稀土元素储量大国，至2020年我国稀土元素矿产量在世界占比逐年下降，近几年有所回升，但仍需要寻找和开发其他可作为稀土元素供应源的材料。煤作... 详细信息

稀土元素因其特殊的性质被广泛用于永磁、冶金、储氢材料等领域，消费量逐年递增。我国是稀土元素储量大国，至2020年我国稀土元素矿产量在世界占比逐年下降，近几年有所回升，但仍需要寻找和开发其他可作为稀土元素供应源的材料。煤作为一种有机矿产，形成过程中可富集稀土元素。深入认识煤中稀土元素含量及赋存状态对后续研究其燃烧产物中稀土元素赋存和提取回收具有重要意义。国内外学者分时代、地区、煤级研究煤中稀土元素含量，对煤及其燃烧产物中的稀土元素赋存状态研究进行总结，并初步认识到我国煤及其燃烧产物中的稀土元素分布赋存特征。目前研究表明，中国煤中的平均稀土元素含量是世界煤中的平均稀土元素含量的两倍；晚二叠世时期煤中稀土元素相对富集；煤中稀土元素主要以硅酸盐态存在。稀土元素性质稳定，经过燃烧后可在燃煤产物中明显富集，主要富集在非磁性的细飞灰颗粒中。对于煤中稀土元素含量的统计应综合考虑样品来源矿区的覆盖率、样品处理方式、微量元素测试方式等因素，以提高统计数据的代表性和准确性。综合直接观测、表征测试方法、逐级化学提取法及数理统计方法以推测得到较为可靠的赋存状态。我国煤炭消费量可观，能源供应以火力发电为主，燃煤产物产量巨大，煤中稀土元素至燃煤产物中可得到几十倍的富集，探明电厂燃煤产物中稀土元素富集分布规律，结合其提取的难易程度提出对应的回收工艺，以实现对燃煤产物资源化利用。

关键词：稀土元素中国煤含量赋存状态燃煤产物富集行为

基于经济成本目标的综合能源系统容量规划方法研究

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煤炭工程 2024年第2期56卷 192-198页

作者：李晓恩李泽鹏周川吴鹏王雪国家电投集团科学技术研究院有限公司北京102209

综合能源系统能够协同规划多种能源,提升可再生能源的消纳能力,从而实现系统的低碳高效运行。基于此,本研究提出了一种集成光伏发电系统、蓄热水箱和内燃机的综合能源系统。考虑冷、热、电三种形式能量平衡约束,采用遗传算法以系统的年... 详细信息

综合能源系统能够协同规划多种能源,提升可再生能源的消纳能力,从而实现系统的低碳高效运行。基于此,本研究提出了一种集成光伏发电系统、蓄热水箱和内燃机的综合能源系统。考虑冷、热、电三种形式能量平衡约束,采用遗传算法以系统的年总成本最小为优化目标,并以年总碳排放量和年总一次能源消耗量为评价指标建立了综合能源系统规划优化模型。结果表明:与分产系统相比,所提出的综合能源系统的年总成本节约率、年二氧化碳减排率和年一次能源节约率分别为30.67%、33.26%和8.93%。此外,综合能源系统中光伏发电系统承担了全年用户电负荷的14.58%,有效提升了系统的经济性以及能效性。

关键词：综合能源系统光伏发电容量规划遗传算法

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风-火-储耦合系统储能容量配置优化对比

西安交通大学学报 2024年第8期58卷 38-48页

作者：赵攀苟非非许文盼石红晖西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 国家能源集团科学技术研究院有限公司南京210046

为提升风电富集区域风电消纳水平及燃煤机组的灵活性,提出了基于热电共蓄式压缩空气储能的风-火-储耦合系统及系统调度策略,建立了系统的容量配置优化框架,并对7种布局方案进行了多目标优化。优化结果表明:电锅炉将弃风电量转化为热量时... 详细信息

为提升风电富集区域风电消纳水平及燃煤机组的灵活性,提出了基于热电共蓄式压缩空气储能的风-火-储耦合系统及系统调度策略,建立了系统的容量配置优化框架,并对7种布局方案进行了多目标优化。优化结果表明:电锅炉将弃风电量转化为热量时,燃煤机组的运行点向电力负荷下限更低的区域移动,风电上网空间增大,燃煤机组出力水平降低;加入热电共蓄式压缩空气储能子系统,使得燃煤机组电功率水平降低;换热器废热的回收进一步降低了燃煤机组产热水平;通过调整燃煤机组热出力,抽汽蓄热子系统能够实现抽汽热的时空平移,促使燃煤机组运行点向电力负荷下限更低的区域移动,可间接促进风电的消纳。综合来看,3种子系统相组合的最佳耦合方案可实现燃煤机组的热电解耦,从而提升了其深度调峰能力,在更大程度消纳风电能力的同时提升了系统的效率和环保性。

关键词：燃煤机组热电共蓄式压缩空气储能热电解耦深度调峰

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