洁净煤技术杂志

洁净煤技术杂志2025年第7期

• 考虑煤电CCUS规模化发展的电力转型路径优化

  蔡斌, 秦恺承, 杨明煜, 薛禹胜, 裴飞, 李铖炜, 陈绎弛

  碳捕集、利用与封存（Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS）技术是煤电低碳化发展的重要途径之一，煤电CCUS的规模化发展是电力低碳转型的关键措施之一。基于计及煤电CCUS的电力转型技术-经济-排放仿真模型，在给定的参数条件下对不同的煤电发展路径进行仿真，评估了不同煤电CCUS发展规模下电力转型路径的电力、排放与经济类指标，以总经济代价最小为目标函数比选了最优煤电CCUS发展路径。结果表明：煤电CCUS与新能源的协同发展有潜力降低电力低碳转型的总经济代价；在电力转型优化中不应将某个年份后不再新建煤电作为约束条件，应在给定的参数条件下优化煤电CCUS发展路径并分析其对相关参数的敏感性，并强调应及时根据最新的参数条件更新路径优化结果。

• 气化渣中残炭形成机理及其对灰渣流动性影响

  张林民, 宋旭东, 卫俊涛, 白永辉, 王焦飞, 吕鹏, 苏炜光, 于广锁

  煤炭作为我国经济发展和社会稳定的重要基石，其清洁高效转化是实现可持续发展的重要路径。煤气化技术作为煤炭清洁高效利用的核心技术之一，不仅能够有效提高煤炭资源利用率，还能显著降低环境污染。在气化过程中，大部分煤焦颗粒在气化炉内直接参与气化反应，但部分煤焦颗粒在重力及复杂气流作用下沉积在熔渣壁面。这些沉积的煤焦颗粒会继续与近壁气化剂发生反应，但受熔渣流动物理因素以及熔渣中活性矿物质化学反应因素影响，部分碳未能完全转化，并残留在熔渣内部形成残炭。气化渣中残炭的形成不仅会影响气化效率，还会通过影响熔渣流变特性影响气化炉稳定运行。因此，需要对气化炉熔渣壁面煤焦颗粒沉积过程中残炭的形成机理及其对熔渣流动性影响进行深入了解。为此，聚焦于气化炉内环境影响变化，探讨了残炭生成的全生命周期过程。首先，概述了熔渣壁面煤焦颗粒的沉积特性，详细阐述了壁面温度、壁面熔融状态、煤颗粒碳转化率及煤颗粒矿物质成分等因素对颗粒沉积特性的影响，并进一步通过熔渣壁面煤焦颗粒沉积特性揭示了煤焦颗粒沉积过程中残炭的形成机理。其次，分析了残炭的表观形貌、微观结构以及化学反应特性等理化性质，这些性质对于残炭的二次利用及提高碳资源高效利用具有重要意义。最后，总结了残炭添加对不同化学组分煤灰熔融特性和黏温特性的影响。以期通过多方面阐述，从源头上解析气化渣中残炭形成的本质问题。

• 含碳物质气化过程生物质灰催化行为研究进展

  卫俊涛, 张璟澄, 张梓梁, 高娜, 章一蒙, 崔东旭, 吕鹏, 宋旭东, 于广锁

  含碳物质催化气化/共气化技术是实现碳基资源清洁高效利用的重要技术途径，也是新型气化技术的重点研发方向。生物质灰是生物质气化/燃烧过程衍生物，其来源广泛且碱金属/碱土金属含量高，是催化气化工艺金属催化剂的优质替代选项，也是共气化工艺反应过程自然衍生催化剂，系统掌握催化气化/共气化过程生物质灰催化行为及作用机理对实际工业装置的长周期安全稳定高效运行至关重要。概述了生物质灰的化学组成成分，归纳了原料类型、添加比例、气化温度、气化剂种类等因素对含碳物质催化气化/共气化过程生物质灰催化行为的影响，并总结了基于氧转移、活性中间体、半焦结构演化等多个生物质灰催化机理。最后，对生物质灰催化/共气化技术的未来研究方向进行了展望。

• 基于PVDF改性的石墨复合双极板用于全钒液流电池

  康英博, 杨腾飞, 翁应龙, 韩晓彤

  全钒液流电池（VRFB）因其响应迅速、寿命长、安全性高等优势，被认为是实现可再生能源高效存储的理想选择。膨胀石墨因具备优异的导电性和可加工性，常被用作VRFB中的双极板材料。然而，纯膨胀石墨在强酸性钒电解液中易发生溶胀，导致其机械稳定性与电导率下降，进而引起电池效率快速衰减。为解决上述问题，提出了一种以聚偏二氟乙烯（PVDF）为结构密封剂的“纳米胶”策略，通过高温热处理使PVDF均匀渗透并覆盖于膨胀石墨表面与裂纹部位，从而构建出具备良好结构完整性与电解液阻隔性能的EG/PVDF复合双极板。该策略不仅有效提升了材料的抗溶胀性与耐腐蚀性，还保持其较低电阻率水平。所构建VRFB系统展现出优异的循环稳定性与高能量效率，证实了该复合结构在高性能液流电池中的应用潜力。

• 多级孔HZSM-5分子筛上烷基酚侧链裁剪反应的性能

  卢梦, 李晓红, 杜朕屹

  对中低温煤焦油萃取后可获得混酚，但其中不同烷基酚沸点接近，通过精馏将它们分离成单体的技术难度大、经济性差。将烷基酚侧链裁剪转化为苯酚，可以实现混合烷基酚的高效利用。HZSM-5催化剂对烷基酚侧链裁剪具有优越的产物选择性，但存在稳定性较差的问题。因此，采用碱处理方式在微孔HZSM-5催化剂中引入介孔，制备了多级孔HZSM-5催化剂并将其用于烷基酚侧链裁剪反应中。研究了介孔结构和共进料水对烷基酚侧链裁剪反应性能的影响。并结合一系列表征技术系统研究了多级孔HZSM-5催化剂的表面结构和性质，明确了介孔结构和共进料水对多级孔HZSM-5催化剂催化烷基酚侧链裁剪反应的作用机制。结果表明：介孔结构的存在缩短了分子的扩散路径，增强了反应物和产物的扩散，从而提高了HZSM-5催化剂的催化性能。同时，水通过竞争吸附作用抑制了孔道内部积炭的形成进而提高了催化剂的稳定性。在共进料水的条件下对多级孔HZSM-5催化剂进行了75 h长寿命试验，其产物苯酚保持95%的选择性，且转化率未出现明显下降。此外，选择了4−正丙基苯酚和4−乙基苯酚混合物作为反应物研究了多级孔HZSM-5催化剂对混酚侧链裁剪的催化性能，结果表明：产物苯酚在8 h内保持90%的选择性，证明多级孔HZSM-5催化剂对混酚侧链裁剪反应同样具有适用性。

• 界面工程驱动的Fe@生物质碳复合材料电催化水氧化性能

  刘桃花, 袁登辉, 邵鸿源, 王薇, 宋旭东, 王焦飞, 白永辉, 马保军, 于广锁

  生物质衍生的碳材料因其独特的形貌、较高的比表面积以及分级多孔的结构在电催化水分解领域展现出潜力。然而，其固有缺陷如活性位点密度低和结构稳定性较差等问题，严重制约了其实际应用价值。研究通过高压水热碳化一次性筷子形成生物碳（BC），进一步采用浸渍和热处理将Fe修饰在其表面，构建了具有界面协同作用的Fe@BC复合催化剂，并研究了其电催化析氧反应（OER）性能。研究发现，Fe以氧化物的形式分布于BC载体表面。并且随着Fe的引入，BC的晶相和形貌结构发生了改变，形成了多孔的层状结构。重要的是，BC与Fe原子之间形成的Fe-O强界面相互作用能够诱导产生Fe2+与Fe3+双活性中心。随着OER反应的进行，催化剂表面形成更多缺陷羟基氧化物种，有效促进电子重新分布，补充OER过程中Fe位点的电荷累积，从而显著提升并稳定Fe3+和Fe2+活性中心的催化性能。该催化剂在碱性介质中展现出优异的OER催化性能，在电流密度10 mA/cm2和200 mA/cm2的条件下，其电位相对于可逆氢电极分别为1.482 V和1.550 V，显著优于商业RuO2催化剂。此外，该催化剂性能可以稳定保持48 h以上，该研究成果为设计新型高效的生物碳与过渡金属耦合的OER催化体系提供了创新思路。

• 糠醛渣与煤共气化灰渣对刚玉耐火材料侵蚀动力学研究

  戴存清, 马晓彤, 鲁浩, 陈贵明, 刘伟, 郭腾飞, 王烟霞, 孙领民, 庄淑娟, 王志刚, 李怀柱, 孔令学

  糠醛渣(Furfural Residue, FR)与煤共气化可实现其高效清洁利用，但碱金属含量高的糠醛渣会加剧气化炉耐火材料侵蚀。采用XRD、SEM-EDS和FactSage热力学计算软件，研究了糠醛渣中K2O含量、耐火材料中Al2O3含量及侵蚀温度等因素对气化灰渣侵蚀耐火材料的影响机制。结果表明：随FR配比的增加，灰渣的流动温度先增加后降低。灰渣在刚玉砖表面的铺展面积随流动温度降低而降低，灰渣在刚玉砖内的渗透率随流动温度增加而降低；随刚玉砖中Al2O3含量的增加，灰渣在刚玉砖表面的铺展面积增加，在刚玉砖内的渗透率降低；灰渣中FR质量分数高于40%时，刚玉砖中Al2O3与灰渣发生化学反应生成低熔点矿物质钾霞石(KAlSiO4)，降低灰渣流动温度，破坏刚玉砖表面致密性，促进熔渣渗透；FR质量分数低于40%时，反应生成高熔点矿物质白榴石(KAlSi2O6)和钙长石(CaAl2Si2O8)，增加灰渣流动温度，抑制熔渣渗透；灰渣对耐火材料的渗透率随温度的升高而增大。灰渣与刚玉耐火材料反应的活化能Ea为25.453 kJ/mol，反应焓ΔH为215.388 kJ/mol，ΔS为−63.1 J/mol，这表明灰渣侵蚀刚玉砖的反应较难进行，刚玉耐火材料具有较强的抗侵蚀能力。

• 电催化还原CO2制合成气传质过程模拟及催化剂结构优化

  聂全灏, 宋雪旦, 刘朔, 于畅, 邱介山

  电催化二氧化碳还原反应（CO2RR）是应对全球气候变化和实现能源转型的关键技术之一。通过将CO2转化为有价值的化学品，可以有效地减少温室气体排放并为可持续能源的开发提供动力。CO2RR过程中常常伴随析氢反应（HER）发生，生成H2与CO行成合成气。合成气的H2与CO比例对下游化学品的合成具有重要影响。因此，调控催化剂的厚度和孔隙率等结构，是实现目标产物精确控制的有效途径之一。Ni−N−C催化剂以其对CO产物的高选择性，在电催化合成气制备过程中，尤其是在合成气比例n(H2)/n(CO)为0.5～5范围内表现出显著优势。研究采用有限元数值模拟方法，构建了二维膜电极电解槽（MEA）模型，探讨了Ni−N−C催化剂厚度与孔隙率对MEA中的传质、CO2RR及HER反应选择性和产物浓度分布的影响。通过对催化剂厚度5～95 μm和孔隙率0.2～0.9的进行模拟，发现随着催化剂厚度从65 μm增加到95 μm，CO2的扩散效果逐渐增强，限制了CO浓度的提高，从而影响合成气的比例，在电压为2.5～3.1 V范围内，合成气的比例稳定在1～5。另一方面，提高催化剂的孔隙率，特别是在0.2～0.9的范围内，有助于缓解CO2扩散对反应速率的限制，从而提升CO产物的浓度。在1.6～2.2 V的低电压范围内，能够制备得到比例为0.5～1的合成气。研究为MEA中催化剂的设计和优化提供了理论支持，能够为未来电催化CO2还原反应的工业应用提供指导。

• 电沉积制备镍铁亚磷酸氢盐电解水析氢催化剂

  王思琼, 李健, 耿硕, 张坤, 张海丰, 韩晓彤

  电解水制氢作为实现可持续能源转换与碳中和目标的重要技术路径，因其过程中不依赖化石燃料、产物为高纯氢气，具备过程清洁、能量转化效率高等优势，正受到日益广泛的关注。然而，目前商业化制氢过程普遍依赖以Pt为代表的贵金属催化剂，虽然其具有优异的析氢反应（Hydrogen Evolution Reaction, HER）催化性能，但由于资源稀缺性和成本高昂，严重制约了其在大规模应用中的可行性。因此，开发兼具高催化活性、稳定性和低成本的非贵金属HER催化剂成为当前研究的前沿与热点。采用一步电化学沉积策略，在三维泡沫镍基底上成功构筑了Fe掺杂亚磷酸氢镍材料（Fe-Ni(H2PO2)2）。结构与形貌表征结果显示：该材料呈现均一的微球形貌，具有无定形结构特征，显著增加电化学活性位点的暴露面积，进而提升催化效率。进一步研究发现，Fe元素的引入可通过电子协同效应调控Ni活性中心的电子结构，有效促进电荷在电极–电解液界面的转移速率，从而提升整体HER催化性能。电化学性能测试结果表明，在电沉积电流为500 mA，Fe掺杂原子比例为30%条件下，所制备的Fe-Ni(H2PO2)2催化剂展现出最优的HER性能，仅需72 mV的过电位即可驱动析氢反应达到10 mA/cm2的电流密度，其塔菲尔斜率为65 mV/dec，表明其具有较快的反应动力学。此外，该材料表现出较高的电化学活性表面积和良好的电荷传输能力，可有效提高参与催化反应的活性位点数量，进而加快析氢反应速率。长期稳定性测试显示，该催化剂在连续工作20 h后仍能保持稳定电流输出，未出现明显的活性衰减，体现出良好的电化学稳定性和应用潜力。综上所述，该Fe-Ni(H2PO2)2材料在在绿色、高效、低成本的电解水制氢领域展现出广阔的应用前景。

• 富磷生物质气化过程中不同形态磷的迁移转化行为

  赵超越, 白永辉, 宋旭东, 苏暐光, 吕鹏, 王焦飞, 于广锁, 姚敏

  玉米秸秆、牛粪、蓝藻等生物质由于富含磷而被称为富磷生物质，因其储量丰富且易引发环境问题，将其单独气化或与其他原料共气化有望实现其资源化利用，认识富磷生物质中含磷组分在高温气化过程中的迁移转化行为至关重要。研究选用玉米秸秆、牛粪和蓝藻3种不同类型的富磷生物质，采用欧盟组织提出的连续提取总磷和4种形态磷元素(有机磷、无机磷、非磷灰石态无机磷和磷灰石态无机磷)溶液的方法，结合电感耦合等离子体发射光谱仪定量分析3种原料在气化前后磷元素形态的迁移转化规律。借助傅里叶红外光谱检测气化灰渣中赋存的磷酸根离子、硅氧键等无机化合物和官能团吸收振动峰的变化，借助X射线衍射光谱和FactSage热力学模拟探究熔渣中相态和磷酸盐矿物的变化，揭示磷与其他元素之间的作用机理。结果表明：气化有助于富磷生物质中磷元素迁移到灰渣固体中，促进富磷生物质中有机磷或非磷灰石态无机磷向生物可利用性强的磷灰石态无机磷转化。玉米秸秆在气化前磷元素的形态主要以非磷灰石态无机磷和有机磷为主，牛粪以非磷灰石态无机磷和磷灰石态无机磷为主，玉米秸秆和牛粪的气化灰渣中磷的主要形态为磷灰石态无机磷，且磷灰石态无机磷与总磷的比值m(AP)∶m(TP)高达90%，而蓝藻气化前后m(AP)∶m(TP)值由1.17%升至43.28%。磷通过结合碱和碱土金属生成磷酸钾、磷酸钙、白磷酸钙等碱/碱土−磷酸盐矿物质赋存于灰渣中导致磷灰石态无机磷含量较高。气化可促进富磷生物质中磷元素向灰渣固体中迁移转化，为开发气化处理富磷生物质技术提供一定的理论支撑。

• 低阶煤制备锂离子电池用硬炭负极及其性能

  王斌, 宋文革, 尚明, 曾红久, 黄显虹, 李晓明, 孙国华

  为探索低阶煤在锂离子电池中作为负极材料应用的潜在可能性，对神东补连塔和锦界2个矿区的低阶煤进行了粉碎、纯化、氧化、炭化等工艺处理，通过工业分析、CHNSO元素分析、X射线衍射和物理吸脱附等对原料煤、各工艺段中间品以及得到的硬炭负极材料的化学组成和结构进行了系统分析，并且对煤基硬炭作为锂电负极的性能进行了研究。X射线衍射表明，2个矿区的低阶煤原料中都含有类石墨晶畴，补连塔矿区的类石墨微晶含量较多，芳香度稍高一些。经空气氧化后，2个矿区低阶煤氧含量升高明显，但低阶煤内部的无定型微晶片层大小未受到明显破坏，表明空气氧化是一种温和且高效的氧化手段。经氧化后的低阶煤在1 200 ℃的高温炭化处理后，得到了煤基硬炭。相比直接从室温升高到1 200 ℃的一段式炭化，先在800 ℃低温炭化后再到1 200 ℃恒温的二段式炭化所获得硬炭，微晶生长更为完善、缺陷更少，表明800 ℃的恒温有利于微晶结构的生长和缺陷的修复。但受到原料煤芳香度、结晶程度和挥发分影响，在相同工艺下2个矿区的煤基硬炭在结构和性能方面还存在较大差异。在孔结构方面，补连塔煤在1 000 ℃炭化之后的比表面积达390 m2/g，锦界煤的1 000 ℃炭化的比表面积已经低至18.9 m2/g，而经过1 200 ℃处理之后，2种原料煤所制硬炭的比表面积均在3~4 m2/g。在电化学性能方面，补连塔低阶煤在1 000 ℃处理得到的硬炭比容量和首次库仑效率分别只有235.6 mAh/g和37.59%，当处理温度从1 000 ℃提高到1 200 ℃，首次放电比容量和首次库仑效率大幅提升到341.7 mAh/g和80.37%；而锦界低阶煤硬炭1 000 ℃处理时，容量就已经高达345 mAh/g，处理温度升高到1 200 ℃，容量略有降低，但首次库仑效率从66%提高至80%。

• 天然气零碳排放制氢技术工业化研究现状与展望

  罗化峰, 范志强, 李通达, 高龙, 秦至臻, 乔元栋

  传统煤气化和甲烷重整制氢会产生大量二氧化碳，这不符合“双碳”目标的要求。通过将可再生能源发电耦合电解水制氢是当前最优技术方案，然而可再生能源发电存在能源输出波动和储存困难等缺陷，导致其大规模应用仍面临诸多困难。因此，一种以天然气为原料的零碳制氢技术备受关注，该过程只产生氢气和固体碳，并不释放温室气体，可作为从化石燃料到可再生能源制氢的一座桥梁。综述了甲烷热解技术工业应用所面临的关键问题，包括不同类型催化剂和再生方法对工业化影响、不同工业化方案的优缺点以及固体碳产品的实际应用和经济性分析。与镍和钴催化剂不同，铁催化剂和碳材料便宜且无毒，这也是其能够实现工业化应用的重要优势之一。氢气再生技术是实现催化剂循环利用的最佳选择，因其不需要外来引进气体且经再生后的催化剂可稳定工作。液体鼓泡塔反应器中碳能够被连续去除，避免碳团聚所导致的反应器堵塞，因而该反应器具有较大的工业潜力。与蒸汽甲烷重整过程中所需的二氧化碳捕集与封存不同，甲烷热解固体碳的储存并不需要消耗大量能源且固体碳销售极大降低了甲烷热解制氢成本。甲烷热解反应机理和限速步骤、天然气所含杂质影响以及工业流程选择和固体碳合理利用都将是未来研究的重点方向。

• 反应工况对农林固体废弃物热解产物的影响规律

  刘宁, 杨旭, 张雷, 窦晨, 候佳志, 王卓智, 沈伯雄

  随着化石燃料储量的不断枯竭以及环境污染问题的日益严重，可再生能源的研发和利用已成为全球能源政策的重要方向之一。生物质作为一种丰富且可再生的资源，它的利用至关重要。生物质能通过热解过程根据需求转化产生热解气、生物油和生物炭3种主要产品。因此，生物质热解具有很大的发展潜力和前景。在该研究基础上，综述了影响生物质热解产物的关键热解加工参数，尤其是反应温度、升温速率、停留时间和反应气氛。在热解过程中，生物质首先发生初步挥发分解，然后是炭化过程，最终是二次炭化与焦油裂解。温度的升高促进更多的裂解和气化反应，导致生物油和气体产率增加，而生物炭产率下降。快速升温倾向于产生更多的气态和液态生物油，而慢速升温有利于生物炭的生成，提高了其化学稳定性和孔隙度。停留时间的增加促进次生反应，改变生物油的化学组成。在不同气氛条件下，如N2或CO2通过抑制生物质的过度氧化或促进脱氢和脱羧反应的进行，使得热解气、生物油的组成以及生物炭的性质发生改变。通过精确控制这些参数，可以优化生物质的热解过程，获取理想的三相产物。研究结果表明，调整热解参数可以有效地改善热解产物的产率和性质，进而提高生物质热解的经济效益和环境友好性。最后针对生物质热解技术在能源和环境领域中发展面临的困难与挑战，提出生物质热解技术与其他可再生能源技术相结合未来碳捕集技术发展的大方向：生物质热解将聚焦于开发具有高催化效率、稳定性和成本效益的新型催化剂。

• 同步辐射技术研究焦炭结构及其综合性质

  燕慧, 高亚芳, 崔贝贝, 申岩峰, 王美君

  深度认识焦炭分子结构及气化反应性的本质是科学评价焦炭质量、定向调控焦炭反应行为的关键。以山西某焦化厂所用16种单种煤和8种配合煤为原料，利用40 kg焦炉制备了24种焦炭。通过工业分析、元素分析、灰成分分析、孔隙率和焦炭光学组织分析等手段表征焦炭的宏观组成及介观结构特性。借助同步辐射X射线小角散射（SAXS）和广角散射（WAXS）联用技术研究焦炭的碳–孔–灰特性。基于焦炭的宏观、介观和微观结构特性以及溶损机制分析了焦炭结构及组成与强度和反应性的本质联系。结果表明：焦炭有机质中碳元素质量分数占96.29%~99.07%；灰分质量分数在9.35%~14.51%范围内波动。中黏煤TB和贫煤CZ制备的焦炭富含2~70 nm孔隙，呈现清晰的小角散射现象。焦煤LL和配煤BC2在成焦过程中1~100 nm孔隙被封闭或转化成200~800 μm孔。期间，焦炭芳香度（fa）增加且片层间距（d002）减小，形成明锐的WAXS散射环，其余焦样呈弱散射环。低阶煤因挥发分释放引起焦炭裂纹网络形成与发展；高阶煤碳网结构在热应力作用下发生破裂，2种现象均导致焦炭抗碎强度（M40）下降。焦炭分子中适当的无定形结构（高Porod斜率）和表面粗糙度可增加碳层结构单元间的交联，并抑制平行碳层间的滑移；分形维数（DS）和芳香堆垛尺寸（La和Lc）是决定焦炭反应性（CRI）的根本因素。

• 准东煤掺烧对烟气NaCl浓度及其凝结特性的影响

  郭若瑾, 陈鑫科, 姚杨, 马仑, 方庆艳, 谭鹏, 张成, 陈刚

  准东煤中碱金属钠含量较高，燃用过程中会导致受热面严重的积灰结渣问题，降低锅炉运行的安全性和经济性。将准东煤与合适的煤种掺烧，通过煤灰中硅铝矿物与气相碱金属钠反应降低烟气中碱金属钠浓度，是防治严重积灰结渣问题发生的有效手段。为探究准东煤合适的掺烧比例，采用数值模拟方法，以一台600 MW对冲燃烧锅炉为研究对象，采用UDF对准东煤掺烧过程中碱金属钠析出、气相反应及NaCl蒸气凝结过程进行了数值模拟研究，实现了大型锅炉掺烧准东煤时碱金属钠迁移转化过程的模拟，获得了烟气中NaCl蒸气浓度分布及受热面上NaCl蒸气凝结特性随准东煤掺烧比例变化的规律。结果表明:烟气中NaCl蒸气浓度及炉内各受热面上NaCl蒸气凝结速率均随准东煤掺烧比例的增大而增大;当准东煤掺烧比例超过80%时，屏区受热面NaCl蒸气凝结速率增幅最大，使屏区受热面黏性明显增大，对飞灰颗粒的吸附倾向明显增强，屏区受热面沾污结渣倾向明显提高；当准东煤掺烧比例超过70%时，水冷壁受热面NaCl蒸气凝结速率增幅最大，导致其对飞灰颗粒的吸附倾向明显增强，水冷壁受热面发生严重积灰结渣问题的倾向明显提高。综合考虑，将准东煤掺烧比例控制在70%以内，有利于降低炉内各受热面的积灰结渣倾向。研究结果可为燃煤锅炉安全掺烧准东煤提供参考信息。

• 煤与垃圾衍生燃料(RDF)及稻壳共烧的颗粒物生成行为

  卓兰婷, 江砚池, 乌晓江, 张忠孝, 郭欣维, 王伟, 范存江

  在实验室规模的高温沉降炉中进行六安煤（LA）、垃圾衍生燃料（RDF）以及稻壳（DK）的单烧和共烧试验，探究共烧过程中不同RDF和稻壳掺混比例对PM1、PM1-10 (Particulate Matters, PMs) 生成行为的影响。试验结果表明，单独燃烧RDF时PM1排放量最多（4.85 mg/g），单独燃烧稻壳时PM10排放量最多（23.37 mg/g）。共烧过程中，添加5% RDF+7.5% DK及5% RDF+20% DK时的PM1、PM1-10排放量均明显低于计算值，且后者减少程度最高，PM1、PM1-10的减少量分别为62.75%、66.96%，说明共烧过程中颗粒物间存在着交互作用，且该交互作用的强弱与掺混比相关。通过热力学平衡计算以及飞灰粒子的XRF、XRD、SEM-EDS分析，得出共烧过程中液相物质生成量较煤单独燃烧时增多5%～47%，大量液相物质的产生促进了黏性粒子的生成，其中富有黏性的Ca/K-Si-Al具备捕获细小颗粒和碱金属及碱土金属蒸汽的能力，可以有效促进飞灰细颗粒向粗模态转化。

• 磁选联合加压酸浸法脱除粉煤灰中重金属元素

  李静, 韩丽娜, 任卫国, 鲍卫仁, 常丽萍, 王兵, 王建成

  粉煤灰是大宗工业固废，其露天堆存不仅占用土地，还会造成粉尘污染等问题。粉煤灰含有微量重金属元素，可通过雨水淋浸进入到土壤和水体，造成重金属污染。因此，重金属元素脱除是粉煤灰循环再利用的关键环节。为脱除粉煤灰中重金属，以山西某煤电公司粉煤灰为原料，采用磁选法联合加压酸浸法对粉煤灰中的重金属进行脱除。分析了粉煤灰及处理产物的重金属含量，并评估了粉煤灰处理前后的潜在生态风险指数，结果表明：磁选可以初步实现对粉煤灰中的重金属元素的脱除。对磁选后的非磁性组分采用加压酸浸，深度脱除其中的重金属元素。通过正交试验和单因素试验发现，当加压酸浸的酸浓度为2.5 mol/L、液固比为10∶1、酸浸温度为160 ℃和酸浸时间为3 h时，粉煤灰中重金属实现了有效脱除，其中Cd、Cr和Pb元素的脱除率分别为79.9%、61.7%和57.6%；而As、Se和Hg元素脱除率则达到96.6%、99.2%和93.3%。磁选−加压酸浸后，粉煤灰中的Cd、Cr、Pb、As、Se残渣态的质量分数升至92%、95%、97%、88%和59%。磁选法联合加压酸浸法可以有效脱除所选粉煤灰中大部分可迁移态重金属，显著提高粉煤灰中残渣态重金属的占比，从而降低粉煤灰中重金属元素的环境迁移性和提高样品的环境安全性。为粉煤灰中重金属的脱除提供了新思路，为粉煤灰污染治理和资源化利用提供了理论基础。

• 循环流化床锅炉受热面激光表面强化技术研究进展

  张德运, 郑亚风, 安原龙, 王贺超, 冯亦武, 张盼盼, 张群莉, 姚建华

  随着工业化进程的加速，循环流化床（Circulating Fluidized Bed，CFB）锅炉作为关键的能源转换设备，在众多工业应用中发挥着至关重要的作用。然而，CFB锅炉的受热面在长期运行中常遭受磨损和腐蚀，这不仅降低了运行效率，还缩短了其使用寿命。为了应对这一挑战，激光表面强化技术以其显著的优势，逐渐成为提升锅炉受热面性能的有效解决方案。综合评估了激光表面强化技术在提高CFB锅炉受热面耐磨和耐蚀性能方面的有效性，并对其在工业应用中的潜力和面临的挑战进行了深入探讨。首先概述了激光表面强化技术的基础原理和关键方法，包括激光淬火、激光重熔、激光合金化、激光冲击强化和激光熔覆等。这些技术能够在材料表面形成具有高硬度和高耐磨性的涂层，从而显著延长锅炉部件的使用寿命，增强其可靠性。进一步地，分析了这些技术在实际工业应用中的效果，证实了激光表面强化技术不仅能显著提升材料的表面硬度和耐磨性，还能通过产生残余压应力层来增强材料的耐腐蚀性。此外，该技术还具备非接触性、强可控性和强化效果显著等优点。尽管如此，激光表面强化技术在推广过程中仍面临一些挑战，包括对工艺参数的精确控制、成本控制以及技术的复杂性等。针对这些挑战，未来的研究将集中于技术的优化，包括开发高精度自动化控制系统、研究新型合金粉末和添加剂，以及探索更经济高效的激光设备和技术方案。文章还探讨了激光表面强化技术在工业环境中的适应性及其潜在的创新应用前景，为学术界提供了新的交流视角，并对未来的发展趋势进行了展望，指出了研究方向。随着技术的持续进步和成本的降低，预计激光表面强化技术将在工业领域获得更广泛的应用，对提升能源转换效率和促进环境保护具有重要意义。综上所述，激光表面强化技术为CFB锅炉受热面的改进提供了一种有效的策略，有望在未来的工业应用中发挥更加关键的作用，为实现能源的高效利用和环境的可持续发展做出积极贡献。