洁净煤技术杂志

洁净煤技术杂志2023年第06期

• 我国新能源风光发电制氢成本动态测算

  孙旭东, 成雪蕾, 王树萌, 王佳伟, 赵玉莹, 张博

  新能源发电制氢技术不断成熟,制氢成本直接影响氢能产业商业化推广与应用｡针对电解水制氢技术方案投入与运营成本变化,基于新能源产业风光发电成本视角构建了碱性(ALK)电解槽+风电､质子交换膜(PEM)电解槽+风电､碱性(ALK)电解槽+光伏发电､质子交换膜(PEM)电解槽+光伏发电4种电解水制氢组合方案的成本动态测算模型,并通过敏感性分析研究了相关因素对制氢成本的影响｡结果表明:4组方案制氢成本在研究期内(2017—2020年)分别降低了13.95%､29.22%､19.55%和31.03%,2020年制氢成本分别为17.90､28.27､21.54和32.23元/kg,而能耗和发电成本是降低4种方案制氢成本最具潜力的影响因素｡同时,对比分析了其他电源及传统化石能源制氢等不同制氢技术工艺的经济性,不同制氢情景下,制氢成本由低到高分别为煤制氢､工业副产氢､天然气制氢､煤制氢+碳捕获收集(CCS)､ALK风电制氢､甲醇制氢､ALK 光伏制氢､ALK谷电制氢､PEM光伏制氢和PEM谷电制氢｡

• 循环流化床锅炉负荷快速调节技术现状及发展趋势

  胡仙楠, 邓博宇, 刘欢鹏, 杨冬, 杨海瑞

  在碳达峰、碳中和目标背景下，我国正加快构建新能源占比逐渐提高的新型电力系统，目前煤电正是消纳可再生能源大规模并网的最经济调节电源。循环流化床锅炉机组因自身天然优势在煤电深度灵活调峰中担任重要角色，但其独特的结构和运行方式导致变负荷速率偏低，消纳高比例新能源并网的能力亟待提高。分析了制约循环流化床锅炉变负荷速率的影响因素，包括气固两相流动的惯性、炉侧水侧传热的惯性、固体颗粒燃烧的惯性、水动力安全性、机炉动态匹配问题等，并解释了产生惯性的物理机制。归纳了提高循环流化床机组快速变负荷能力的关键技术，通过加快流动参数、提高传热系数、减小炉侧热容、增强炉侧水侧间的传热、强化燃烧反应、优化控制策略等方法，考虑工业尺寸锅炉的可行性，提出了一套综合优化技术方案，即“智能吞吐”系统的设想。在1台135 MW循环流化床锅炉上进行验证，结果表明，锅炉平均变负荷变化率可提升16%，最大负荷变化率短时间内可持续达到4%／min 左右。在此基础上，对宽负荷灵活运行的循环流化床锅炉机组的设计思路进行展望，用数据驱动热力系统动态模型，融合创新技术的热力系统多时空匹配运行技术，构建“ 三自一体” 的先进协同控制系统，并参考成熟的煤粉炉蓄能利用技术，为将来实际工业应用提供理论指导。

• 适应深度调峰的循环流化床NOx排放建模

  高明明, 郭炯楠, 于浩洋, 王亚柯, 岳光溪

  为响应“十九大”绿色环保精神，满足循环流化床机组超低排放需求，建立准确的NOx排放浓度机理控制模型对于设计循环流化床机组脱硝自动控制方法具有重大意义。从循环流化床锅炉燃烧机理切入，建立即燃碳模型，并将燃料氮分为挥发分氮与即燃碳氮2部分构建NOx炉内自生成模型；考虑CO和即燃碳对NOx的还原作用推导NOx自还原模型；构建选择性非催化还原脱硝模型，综合以上模型建立了适应深度调峰的循环流化床NOx排放模型。探究了机组深度调峰下运行参数与NOx排放浓度的关系以及与选择性非催化还原脱硝效率的影响因素。仿真验证试验表明建立的循环流化床NOx模型取得了较好仿真效果，稳态工况的模型计算值平均预测时间为114 s，与实测值的平均相对误差为2.50%；深度调峰下的模型计算值平均预测时间为126 s，与实测值的平均相对误差为5.42%。模型计算量较实测量提前2～3 min，具有一定预测效果。NOx排放浓度模型可为今后循环流化床机组适应深度调峰、快速变负荷以及超低排放研究提供参考。

• 大型CFB锅炉低负荷再热汽温稳定特性

  杨中智, 卢啸风, 角加艺, 蒙保胜, 王鹏程

  作为灵活发电的关键环节之一，长期稳定低负荷运行技术在可再生能源并网规模不断扩大的过程中发挥着重要作用。循环流化床（CFB）锅炉负荷调节过程中，为降低污染物排放或调平床温，常采用不均匀给煤的运行方式，这对CFB锅炉的设计和运行提出了更高要求。同时，低负荷时CFB锅炉炉膛出口烟气温度较低，如何保证再热蒸汽参数达到额定值是实现CFB锅炉灵活性运行亟待解决的问题之一。针对2台350 MW超临界CFB锅炉断煤低负荷运行工况参数进行深入计算分析，研究了低负荷时稳定再热汽温措施。研究发现，锅炉在部分给煤点中断的断煤工况下运行时，床温、炉膛出口烟温、炉膛出口氧量、高温再热器管屏出口蒸汽温度的变化趋势与各给煤口的给煤量基本呈正相关。但由于超临界CFB锅炉水冷壁具有正流动响应特性，给煤偏差及床温偏差对水冷壁的出口汽温偏差影响不大。基于上述研究，提出了一种针对长期调峰与低负荷运行超临界CFB锅炉稳定炉内高温再热器出口汽温的锅炉改造与运行优化技术方案。在低负荷下可保证高温再热器出口汽温基本稳定。

• 超临界机组深度调峰工质流动不稳定试验与理论计算

  杨冬, 聂超, 周科, 何高祥, 张西容

  为研究超临界机组深度调峰低负荷状态管内流动不稳定性，对20°倾角的倾斜光管内流动不稳定性进行研究，总结了典型沸腾起始点脉动、压力降型脉动和密度波型脉动的脉动特性，重点分析了低压力参数下质量流速、入口过冷度和上游可压缩容积等参数对沸腾起始点脉动和密度波型脉动的影响规律。结果表明，质量流速的增大能削弱管内流动脉动，提高受热管内工质的流动稳定性；入口过冷度和可压缩容积对脉动的影响具有双重作用，规律较复杂。此外，建立了典型的一维单通道垂直上升管不稳定性计算回路，并计算其热流密度和质量流量变化。根据计算结果，垂直上升管进、出口流量随时间呈反相脉动，同时得到回路不稳定性的临界热流密度和临界质量流速。在机组低负荷运行工况下，受热管的热流密度远低于临界热流密度，质量流速远高于临界质量流速，才可保证受热管内工质流动的稳定性。倾斜管和垂直上升受热管管内工质的流动不稳定均可通过无量纲参数计算进行判定。

• 火电机组蒸汽工质侧快速变负荷方法研究进展

  张圆圆, 张普森, 聂浩, 杨凤玲, 程芳琴

  由于可再生能源迅速发展对火电机组深度调峰提出更高要求，机组变负荷调节性能成为影响火电厂经济效益的重要因素之一。基于快速变负荷方法发展历程，系统综述了目前较成熟且已广泛应用于现场的各种蒸汽工质侧快速变负荷方法，包括凝结水节流技术、给水旁路调节技术、供热抽汽调节技术、回热抽汽调节技术、背压调节技术、先行能量平衡策略（AEB）技术等，详细介绍了各方法原理，总结发展现状，对比分析适用范围、变负荷性能及其在应用中的优缺点。发现目前凝结水节流技术和供热抽汽调节技术研究应用相对较多，且对于机组变负荷初期响应负荷变化指令及提高变负荷能力有显著作用；煤粉炉的变负荷速率相比循环流化床锅炉研究更成熟且变负荷速率普遍较高。最后对火电机组未来快速变负荷速率提升发展趋势进行展望，提出在继续发展现有快速变负荷方法的基础上，设计应用融合各种调节方法与传统协调控制的新型协调控制策略，对储能技术与火电机组耦合的应用以及寻找在现有机组基础上调峰范围更广、经济性更强的手段都将进一步提高火电机组的爬坡速度，降低最小稳定出力，增加电厂调峰调频能力。

• 深度调峰背景下火电机组变负荷过程蒸汽参数反馈特性

  冯福媛, 郑淇薇, 陈衡, 潘佩媛, 徐钢, 刘彤

  随我国“双碳”战略提出，可再生能源发电装机容量不断增加，火电机组在电网调峰中发挥越来越重要的作用。为研究火电机组变负荷过程中的蒸汽参数反馈特性，以某300 MW火电机组为研究对象，在Dymola平台建立该机组动态模型，并在模型中嵌入通用的电厂控制配置，研究不同幅度负荷变化、不同速率负荷变化时机组的汽温特性。结果表明：相同速率变负荷过程中，由于嵌入主蒸汽温度控制系统，主蒸汽温度变化范围较小，由于不涉及再热汽温调整策略，再热蒸汽温度变化范围较大，最低为529.0 ℃；相同幅度负荷变化过程中，负荷变化速率越慢，主蒸汽温度偏离额定值的偏差越小，不同变负荷速率下再热蒸汽温度变化趋势相同，且最终都达到相同的稳定值。

• 一维炉内煤粉气流富氧着火距离试验

  闫高程, 赵虎军, 张建华, 安利生

  针对火电锅炉在深度调峰过程中存在煤粉着火稳定性差的问题，提出富氧稳燃方法，并在一维炉内进行了煤粉气流点火试验，主要研究氧气浓度、一次风速和煤粉浓度对煤粉气流着火距离的影响。其中氧气浓度共取21%（空气）、25%、30%和35%，4个工况；一次风速共取18、23、28和33 m/s 4个工况；煤粉质量分数共取0.2、0.3、0.4、0.5和0.6 kg/kg（以每千克空气携带的煤粉质量计）5个工况。研究不同工况下煤粉气流着火距离的试验数据，并对试验数据及其变化规律进行详细分析。结果表明，氧气浓度每增加1%，着火距离缩短82.5 mm，但随氧气浓度的持续增大，对着火距离的影响逐渐变小；着火距离的变化率随风速的增加而增大，尤其当风速大于28 m/s后，风速对着火距离的影响非常大；煤粉浓度对着火距离的影响相对复杂，最佳煤粉浓度随氧气浓度的增大而增大；对比试验数据发现氧气浓度和一次风速对着火距离的影响大于煤粉浓度。最后利用试验数据拟合了氧气浓度和煤粉着火距离的数学模型，发现着火距离和氧气浓度之间存在指数函数关系。

• 多级孔二氧化硅负载铜催化剂制备及甲醇脱氢性能

  权燕红, 靳钰婷, 王娜, 赵金仙, 任军

  甲酸甲酯是一种重要的煤化工下游化学品，甲醇脱氢制甲酸甲酯主要使用铜基催化剂，金属铜易发生团聚、烧结是限制催化剂性能的关键因素。通过水热合成法制备有序多级孔氧化硅载体（HPS-x），采用蒸氨法和浸渍法分别制得Cu/HPS-x（x=100、130和160）和Cu/HPS-130 -W催化剂，考察不同水热温度对催化剂在甲醇脱氢制甲酸甲酯的催化性能的影响，催化剂活性顺序为：Cu/HPS-130> Cu/HPS-160> Cu/HPS-100> Cu/HPS-130-W。表征结果显示，水热温度对HPS载体的织构性质有显著影响，HPS-100以微孔为主，介孔较少， HPS-160比表面积较低，HPS-130载体有适宜孔径分布的有序微介孔结构，能有效促进Cu粒子分散，防止活性组分团聚，进而提高催化剂活性。采用蒸氨法制备的Cu/HPS-130催化剂在0.2 MPa、300 ℃反应条件下，甲醇转化率和MF选择性分别达38.7%和79.8%，明显优于浸渍法制备的Cu/HPS-130-W催化剂。结果表明蒸氨法比浸渍法更有利于活性组分的分散，载体和金属间相互作用更强，避免活性组分的团聚和剥离。

• 煤沥青预处理及氧化解聚制备苯多酸

  谷豹, 王玉高, 刘刚, 孙玉琴, 牛泽世, 申峻

  煤沥青（CTP）具有丰富的芳环结构，适宜通过氧化解聚来制备高值苯多酸（BCAs）化合物。然而在碱-O2氧化CTP制备BCAs过程中，存在部分组分黏结在反应釜的内壁和底部从而影响CTP氧化效果的问题。对此，采用CH3OH萃取和空气氧化对CTP进行了预处理，探究了预处理方法对碱-O2氧化CTP制备BCAs的影响。CTP经CH3OH萃取后，可以去除部分轻质组分，降低CTP在反应釜中的附着情况；随后CTP甲醇萃余渣再经空气氧化处理后，可引入含氧官能团，增加了萃余渣与碱液接触几率，有助于提高氧化效果。经两级预处理后CTP氧化所得水溶性酸中，BCAs的选择性可达80%，且BCAs中苯五甲酸和苯六甲酸含量可高达24%以上。

• 低熔点费托蜡的组成､结构及性质

  于亚楠, 次东辉, 张胜振, 陈胜利, 张维, 李虎, 蒋晨光

  采用气相色谱法（GC）、X射线衍射法（XRD）和差示扫描量热法（DSC）等手段研究了52号费托蜡与4种典型的石油基52号石蜡的组成、结构及性质。结果表明：5种蜡均以长链烷烃为主，费托蜡的碳数分布比较集中，正构烷烃含量、色度值高于石油基蜡，异构烷烃的含量、针入度及含油量均低于石油基蜡。常温下，费托蜡和石油基蜡均为正交晶体。费托蜡具有与石油基蜡相近的热性质，均存在一个较弱的固-固相转变峰和较强的固-液相转变峰。由偏光显微镜的结果可知费托蜡蜡晶为斜方形片状晶体，排列紧密。在降温过程中，片状蜡晶的径向尺寸逐渐增大，蜡晶会不断聚结形成大的固体晶团，进而形成三维空间网络结构。表明52号费托蜡正构烷烃含量较高，与气相色谱结果一致。由此可见，52号费托蜡在物理性质与化学组成上优于石油基蜡，在晶体结构与热性能方面与石油基蜡相似，可作为石油基蜡的有效补充。NICE研发的低毒特种萃取剂能够实现在无芳烃体系中生产符合国标的48～54号全精炼蜡，有望替代传统溶剂。

• 酸､碱预处理对泥炭产甲烷影响

  王颖, 郝思雯, 马力通, 王再瑶

  泥炭甲烷转化存在甲烷产量低的问题，为促进泥炭生物甲烷转化，探索酸、碱预处理对泥炭产甲烷的影响，先对草本泥炭进行酸、碱预处理，然后进行生物甲烷发酵，解析酸、碱预处理对泥炭甲烷发酵日产气量、总产气量、腐植酸、乙酸、葡萄糖、pH的影响。结果表明，酸预处理泥炭组第5天日产气量最高达8.71 mL/g（以泥炭的挥发性固体含量计，下同），比酸预处理泥炭对照组增加193.27%，碱预处理泥炭组第5天日产气量最高达3.67 mL/g，比碱预处理泥炭对照组峰值增加83.5%；酸预处理泥炭组总产气量达41.95 mL/g，比酸预处理泥炭对照组提高90.68％，碱预处理泥炭组总产气量为44.27 mL/g，比碱预处理泥炭对照组提高61.28％；酸、碱预处理均有利于促进泥炭甲烷发酵，其中碱预处理对泥炭产生物甲烷促进效果更显著，能显著提高泥炭生物甲烷产量。

• 脱硫渣-CuFe2O4混合载氧体煤化学链燃烧性能

  李旭刚, 王维, 李君, 郭超凡, 许炳辉, 刘同庆, 张港

  将脱硫石膏中废弃的CaSO4加以资源化利用，制备成钙基载氧体应用于化学链燃烧，具有原料易得、成本低廉和载氧率高的特点。以脱硫渣为原料，先进行提纯处理，根据课题组采用的模板-溶胶凝胶燃烧合成法制备CaSO4-CuO、CaSO4-Fe2O3、CaSO4-CuFe2O4混合载氧体。在高温固定床反应器上对这4种载氧体与煤进行了5次还原氧化循环试验，研究4种脱硫渣系列煤化学链的反应机理和硫释放规律。试验发现基于提纯后的脱硫渣，制备的脱硫渣-CuO反应活性明显提高，且负载CuO减少了含硫气体的释放；脱硫渣-Fe2O3提高了氧载体反应活性对煤气化的催化作用；脱硫渣-CuFe2O4混合载氧体提高了碳转化率，具有良好的反应活性和循环特性，应用于煤化学链燃烧完全可行；掺入Cu、Fe元素的脱硫渣载氧体，活性明显提高，但在多次循环过程中混合载氧体出现了部分烧结、失活现象；在脱硫渣混合载氧体与煤的副反应中，Cu、Fe元素表现出良好的固硫效果，其中脱硫渣-CuFe2O4混合载氧体与煤副反应中，释放的SO2气体体积分数峰值仅为37×10-6。

• 中国垃圾焚烧烟气多污染物协同脱除技术研究进展

  阙正斌, 李德波, 肖显斌, 刘鹏宇, 陈兆立, 陈智豪, 冯永新

  我国垃圾焚烧烟气污染物脱除技术及工艺发展日趋成熟，但存在系统复杂、成本较高等问题。若采用烟气多污染物协同脱除技术替代现有工艺中2种或2种以上的脱除技术，可有效简化工艺系统和减少占地面积，降低污染物脱除成本。总结国内垃圾焚烧烟气多污染物协同脱除技术，从脱除原理、研究进展、工艺流程、工业应用及应用效果等角度展开论述，主要特点为：低温等离子体协同脱除技术对烟气适应性强，能脱除NOx、SO2、HCl、Hg0、二噁英等多种烟气污染物且效率较高，但设备成本高，运行耗电量大；碳基材料协同脱除技术能脱除多种烟气污染物，且能通过解吸再生回收资源，但脱除效率较低且存在二次污染风险；氧化法协同脱除技术主要针对NOx、SO2、HCl污染物，要求工艺设置在除尘后，主要存在脱硝效率较低和废水产物难处理等问题；SCR脱硝协同脱除技术对SCR催化剂进行改进，所需催化剂成本较高，但对Hg0和二噁英的脱除效率不高，且影响脱硝过程和报废催化剂的处理；复合催化滤料协同脱除技术，对粉尘和二噁英的脱除效果均较好，但滤袋成本较高；其他技术如金属化合物吸附/氧化协同脱除技术目前研究应用较少。综合目前的协同脱除技术发展情况分析，可知成本和脱除效率仍是限制技术应用的主要因素，仍需推动技术降本增效。此外由于不同污染物物化性质的差别，在协同脱除过程中相互影响，但目前研究较少涉及，还需深入研究，避免出现竞争和抑制现象，尽可能相互促进、协同脱除。

• 气流床煤粉工业锅炉非催化还原脱硝试验

  段璐, 崔豫泓, 孟长方, 李慧, 张朝

  选择性非催化还原（SNCR）脱硝技术是燃煤工业锅炉领域重要的脱硝技术之一，目前电站锅炉SNC-R＇脱硝效率普遍偏低，且工业锅炉SNCR应用研究较少。针对一台20 t/h气流床煤粉工业锅炉测量了炉膛温度以及不同喷枪位置和气液压力下炉膛出口的NOx排放浓度，研究了气流床煤粉工业锅炉中SNCR的脱硝性能。结果表明，采用尿素进行脱硝反应的最佳温度窗口为790～850 ℃，最佳温度窗口位于炉膛中心截面附近，喷枪设置在炉膛侧壁中心优于炉膛顶部，喷枪插入深度和角度对脱硝效率的影响较小，喷枪位于最优位置时，脱硝效率可达87.2%，出口NOx质量浓度为38 mg/m3，满足超低排放。喷枪流量随液压升高和气压降低而增大，气压大于液压时，喷枪雾化较好，整个扇面液滴分布较均匀，2.38≤氨氮物质的量比≤3.00时，液压越低，脱硝效率越高，0.30 MPa≤液压≤0.35 MPa，0.29 MPa≤气压≤0.40 MPa时，SNCR脱硝效率较高，且氨逃逸较少。喷枪液滴雾化情况对脱硝效率的影响高于扇面角度。

• 循环流化床锅炉烟气中多环芳烃的赋存及排放特征

  刘晓旭, 王路松, 张晓光, 樊孝华

  为了解循环流化床（CFB）锅炉烟气中多环芳烃（PAHs）分布及排放情况，在某200 MW CFB锅炉机组上，对CFB锅炉排放烟气中气态和颗粒态PAHs采集分析，研究了PAHs在烟气中气相和固相的赋存和分布特征，并分析了燃煤、飞灰和炉渣3种固体样品中PAHs含量。结果显示，CFB锅炉机组最终PAHs排放质量浓度为4.03 μg/m3，其中气相、固相PAHs质量浓度分别为1.88和1.66 μg/m3。锅炉排放初始，烟气中气相PAHs中以2～5环为主，固相PAHs以4环和5环为主；经一系列超低排放控制设施处理后，最终排放烟气中PAHs以2环和3环为主。煤样中PAHs总质量分数为26.20 μg/g，其中以3～5环为主，炉渣和飞灰中PAHs总量分别为3.12和3.85 μg/g，均以3～4环为主。全部超低排放控制设施对PAHs整体协同脱除效率可达97.46%。研究结果表明现有超低排放控制设施对PAHs具有良好的协同处理效果。

• 基于MIC-CFS-LSTM的SCR出口NOx浓度动态预测

  吴康洛, 黄俊, 李峥辉, 阮斌, 罗圣, 卢志民, 姚顺春

  针对燃煤机组选择性催化还原(SCR)系统出口氮氧化物（NOx）预测模型精度不高的问题，提出一种基于最大信息系数（MIC）和长短期记忆（LSTM）神经网络的预测模型方法。首先采用MIC估计各变量的延迟时间，对数据进行时延重构；然后采用重构后数据的MIC值作为评价各输入变量和输出变量间相关性大小的指标，并结合基于关联性的特征选择算法（CFS）进行输入变量筛选；最后基于时延重构和变量筛选后的数据，采用LSTM神经网络建立了SCR出口氮氧化物浓度动态预测模型。该模型被用于广东某320 MW燃煤机组实际运行数据分析。结果表明，经时延重构和变量筛选后所建立的LSTM预测模型具有较高精度，优于深度神经网络（DNN）模型和径向基函数（RBF）神经网络模型，平均绝对百分比误差达2.58%，均方根误差达2.02，可满足现场运用要求。

• 对冲燃烧锅炉水冷壁气膜保护技术

  彭宗贵, 孙军, 练领先, 苏方伟, 刘永胜, 杜智华, 孟新宇, 闪恒杰, 郭文海, 彭龙飞

  国内燃煤机组锅炉完成超低排放改造后，锅炉水冷壁普遍出现不同程度的高温腐蚀，对冲燃烧锅炉尤为严重，严重威胁锅炉的安全稳定运行。为从根本上解决水冷壁高温腐蚀问题，提出一种防治对冲燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的气膜保护技术，运用数值模拟对锅炉运行时水冷壁附近区域的烟气成分进行模拟计算，以烟气中O2、CO和H2S组分的体积分数为主要研究对象，优化气膜保护喷口的位置、层数、垂直倾角和风量配比，并对比现场研究结果。数值模拟和现场试验结果均表明，应用气膜保护技术后，锅炉热效率和SCR脱硝反应器入口NOx体积分数变化较小，锅炉运行参数均正常，未对锅炉的正常运行产生不利影响。应用气膜保护技术后，水冷壁附近平均O2体积分数可达5.0%以上，较应用前提高5倍以上，平均H2S体积分数较应用前降低85%以上，可控制在100 μL/L以下，水冷壁附近区域的还原性气氛消除，腐蚀性气体体积分数显著降低，水冷壁高温腐蚀得到根本治理，锅炉运行安全性显著提高。水冷壁气膜保护技术对同类型机组锅炉水冷壁高温腐蚀的防治具有良好的示范作用。

• 煤基固体废弃物制备压裂支撑剂研究进展

  赵学松, 刘琦

  近年来我国非常规油气勘探开发取得重要进展，水力压裂技术已成为油气增产的重要措施，作为压裂技术中重要组成部分的支撑剂，其种类、参数、压裂液携带和自身运移等问题受到关注。压裂支撑剂是水力压裂过程中用于支撑裂缝使其保持张开状态的一种重要材料，是提高非常规油气采收率的关键。但压裂支撑剂面临原材料过度开采带来的资源枯竭以及生产成本高等问题，因此，与压裂支撑剂原材料成分相契合的煤基固体废弃物为原料制备压裂支撑剂备受关注。概述了煤基固体废弃物的产生、性质及综合利用现状，重点讨论了国内外煤基固体废弃物制备压裂支撑剂的研究进展。煤矸石、粉煤灰是最常见、污染最严重的煤基固废，其化学组成以SiO2和Al2O3为主。煤矸石、粉煤灰中残余的碳和有机物在烧结过程中逸出的CO2、水蒸气以及有机质的分解可产生气孔，被液相包裹形成闭气孔，起到类似造孔剂的作用，可有效降低压裂支撑剂的视密度和体积密度，提高支撑剂的导流能力。利用煤基固体废弃物制备压裂支撑剂既可有效减少天然矿物的消耗、降低生产成本和缓解环境污染，又可获得符合行业标准的压裂支撑剂，实现了煤基固体废弃物的资源化利用。最后对煤基固体废弃物制备压裂支撑剂发展和应用趋势进行展望，未来支撑剂材料向着低成本、低密度、高强度、多功能的方向发展。

• 不同煤阶煤及其半焦不同停留时间的破碎行为

  乔凯, 钟山, 唐思扬, 马奎, 宋磊, 岳海荣, 梁斌

  在煤炭燃烧、气化等过程中，煤炭颗粒的破碎存在于反应全过程，煤炭颗粒在不同停留时间会发生破碎，不同机理引发的破碎行为和颗粒粒径分布的变化规律存在差异，不同停留时间下适用的破碎机理及模型尚未明晰。为研究不同煤及半焦在不同停留时间下的破碎行为，以不同煤阶的无烟煤、烟煤、褐煤及其半焦为试验样品，在1 473 K、氮气气氛管式炉中进行了高温破碎试验。通过ANSYS有限元分析软件建立颗粒热应力模型，结合试验与数值模拟结果分析了不同煤及其半焦颗粒的破碎机理。热应力模型结果表明，低挥发分含量的无烟煤和不同煤种的半焦，热应力引发的一次破碎应在受热后2 s内发生，高温破碎试验结果表明样品仅在进入反应器后前2 s内发生热应力破碎。烟煤与褐煤在10 s停留时间内挥发分持续释出，主要由脱挥发分引起一次破碎。而烟煤半焦与褐煤半焦由于在预处理的热解过程中已产生较多薄弱联结，在6～10 s发生了明显的二次破碎，并且在试验后期2种半焦样品的破碎强度均大于其原煤样品。

• PSS分散剂亲油基团对不黏煤成浆特性及表面吸附行为影响

  叶泽甫, 孟献梁, 吴国光

  为改善不黏煤成浆浓度低，浆体性能差的现状。以神华不黏煤（SNC）为研究对象，选用5种不同亲油基强度的聚苯乙烯磺酸钠（PSS）分散剂。通过考察PSS亲油基强度与SNC水煤浆的流变特性、稳定性能、润湿性能及吸附行为之间的构效关系，探究分散剂亲油基团对SNC的成浆作用机理。结果表明：PSS分散剂亲油基团强度显著影响不黏煤制浆的稳定性、流变性和表观黏度。亲油链段加长，分子之间相互交联作用加剧，形成的空间位阻变大，使得浆体稳定性提高。但因分散剂分子在煤表面吸附量及其吸附常数随PSS聚合度的增加先增大后减小，水煤浆的表观黏度和流变性会在PSS聚合度为187时出现极大值。PSS分散剂在煤颗粒表面吸附符合Langmuir单分子层吸附模型，分散剂在浆体中分子间的交联概率低，可均匀吸附在SNC颗粒表面，进而在煤颗粒表面形成均匀的水分子吸附位点，促进形成质地均匀的水化膜。分散剂添加量为干煤粉的0.6%，浆体浓度达61%以上时所制备的SNC水煤浆具有更好的成浆性能。

• 碳达峰碳中和背景下火力发电厂碳排放分析与建议

  刘高军

  介绍了目前主流碳排放计算和核查方法，对典型的660 MW燃煤机组、365 MW燃气机组和660 MW燃油机组进行碳排放计算。在给定条件下3种火电厂CO2排放总量分别为2 303 751、573 945、1 988 626 t/a，单位发电量CO2排放数值分别为0.827 9、0.373 0和0.714 7 t/MWh。燃气机组单位发电量碳排放最低，仅为燃煤机组的45%。相应地，燃油机组碳排放为燃煤机组的86%。从火电厂碳排放组成来看，化石燃料燃烧产生的碳排放占电厂碳排放总量的99%以上。脱硫过程产生的碳排放占比与煤中含硫量有关。企业净购入使用电力产生的碳排放占比最小。为有效规范和降低碳排放，建议顺应燃煤机组小火电关停，代之以大机组(称为“上大压小”)的政策、高参数大容量发展趋势，积极配置光伏、风电、核能和水电等低碳、零碳能源。推广技术固碳和生态固碳等碳汇手段，开发绿色金融产品，规范碳排放交易市场。