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低阶煤热解过程中硫氮元素迁移特性研究进展
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作者 周安宁 惠栋 +5 位作者 白状伟 张致 逯俊庆 陈福欣 赵伟 刘向荣 《洁净煤技术》 北大核心 2026年第1期403-420,共18页
低阶煤中硫、氮元素对其加工、转化和利用有重要影响,清晰认识煤中硫、氮元素的赋存形态、结构以及热转化过程的迁移与调变规律,不仅能减少其对环境的潜在危害,还有望实现将硫、氮元素定向转化为含硫氮元素的化学品或硫氮掺改性的新型... 低阶煤中硫、氮元素对其加工、转化和利用有重要影响,清晰认识煤中硫、氮元素的赋存形态、结构以及热转化过程的迁移与调变规律,不仅能减少其对环境的潜在危害,还有望实现将硫、氮元素定向转化为含硫氮元素的化学品或硫氮掺改性的新型碳材料的高值化目标。为此,系统归纳了低阶煤中硫、氮元素的赋存形态,分析了热解气氛、热解温度、催化剂等因素对煤热解产物中含硫、氮化合物的分布特征和迁移路径的影响规律,探讨了随机森林算法、LightGBM等机器学习方法在热解产物预测中的应用。低阶煤中硫元素以有机硫为主,氮元素以吡咯型氮、吡啶型氮、季氮和氧化吡啶氮4类有机氮为主。其中,在镜质组分中含硫、氮官能团分别主要是噻吩、硫醇、硫醚,吡啶、苯腈类;在惰质组分中含硫官能团的存在形态与镜质组相似,含氮官能团则以胺、吡咯类为主。提高热解温度,可促进硫、氮元素分解;升温速率越慢,越有利于有机硫的脱除;升温速率越快,越有利于氮元素向气态产物迁移。H_(2)、水蒸气以及CO_(2)气氛均有利于含硫、氮化合物的分解,其中H_(2)和水蒸气通过提供氢自由基,以攻击杂环芳烃上的硫、氮原子,从而促进其分解;CO_(2)气氛促进了C—S、C—C、C—N键断裂,加速气态含硫、含氮化合物的生成。钙基和铁基催化剂均具有固硫效果,同时能促进氮元素向气相氮转移。在热解过程中,无机硫分解为磁黄铁矿,并进一步与活性氢、CO反应生成H_(2)S和COS等气相产物,未分解部分残留于半焦;有机硫的分解主要是通过C—S键的断裂,断裂后生成的含硫自由基与氢原子或其他供氢体反应,生成H_(2)S和SO_(2)等气相产物,其他含硫基团则相互聚合或与芳香环结合形成多环含硫芳烃,迁移至焦油和半焦中。热解气中氮元素来源于吡啶、喹啉等含氮杂环的开环反应,焦油中氮元素来源于吡啶类、吡咯类等杂环化合物的脱除与重组,而高稳定性的有机氮保留在半焦中。采用袋外估计方法对随机森林算法超参数进行优化,使得该模型对萘苯并噻吩的预测偏差低至0.11%;基于原煤物性参数构建的LightGBM模型,对形态硫的预测精度达到0.91,进一步引入Hyperopt进行超参数优化后,不仅计算耗时缩短60%,还将模型预测精度提升至0.96。综上,明晰低阶煤在热解过程中硫、氮的迁移转化特性与机理,采用机器学习方法构建多源特征参数输入的预测模型,对于煤中含硫和含氮结构单元的定向转化、高值利用和污染物减排技术发展具有重要理论和实际指导价值。 展开更多
关键词 低阶煤 热解 硫元素 氮元素 机器学习
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高温作用下富油煤孔隙结构及渗透率演化规律
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作者 高喜才 刘政辉 +2 位作者 伍永平 童小兵 马凯祥 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第2期370-386,共17页
富油煤在中低温热解条件下优先提取油气是富油煤资源绿色低碳开发的重要发展方向,富油煤储层孔裂隙结构与渗透特性是影响原位加热效能及油气产出率的关键影响因素。采用显微CT扫描、图像处理技术建立了三维等效孔隙网络模型,实现了不同... 富油煤在中低温热解条件下优先提取油气是富油煤资源绿色低碳开发的重要发展方向,富油煤储层孔裂隙结构与渗透特性是影响原位加热效能及油气产出率的关键影响因素。采用显微CT扫描、图像处理技术建立了三维等效孔隙网络模型,实现了不同温度下富油煤试样多尺度孔隙结构精细表征,利用COMSOL流固耦合数值模拟方法,运用Beacher模型和Monte-Carlo随机模拟理论,构建了离散裂隙网络渗流模型,揭示了高温作用下富油煤孔隙结构与渗透特性演化规律。结果表明:随温度的升高,富油煤试样孔隙结构、连通性与孔隙率等均呈现阶段性变化特征。在25~300℃,由于水分蒸发与吸附气体解吸,富油煤试样小孔向中孔、大孔转变,表现为小孔数量及体积减小,中孔、大孔与超大孔数量先增加后减少,小孔、中孔与大孔孔隙体积减小,超大孔孔隙体积增加,喉道数量与配位数稍有增加;在400~600℃,有机质热解和“扩孔效应”导致富油煤试样小孔数量及体积增加,中孔与大孔数量及体积先增加后减小,中孔、大孔与超大孔占比减小,喉道数量与配位数增幅显著。高温作用下富油煤试样孔裂隙结构的多尺度演化,渗透率呈现先缓慢增加后快速上升的阶段性变化趋势;同时,试样渗透率受入口压力影响显著,随压力的升高渗透率先减少后增大,相同入口压力条件下,试样渗透率增幅随温度升高显著增强。 展开更多
关键词 富油煤 热解 显微CT扫描技术 孔隙结构 离散裂隙网络 渗流模拟
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木质素油衍生香草醛加氢脱氧催化剂研究进展
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作者 邱泽刚 康雨欣 李志勤 《化工进展》 北大核心 2026年第2期831-840,共10页
木质素油加氢脱氧(HDO)是生物质高值化利用的关键。木质素油衍生的香草醛中含有醛基、羟基和甲氧基,其官能团类型多样,反应路径多变。香草醛的C—O键选择性断裂,定向生成高附加值目标产物是比较困难的。本文构建了香草醛HDO反应网络,其... 木质素油加氢脱氧(HDO)是生物质高值化利用的关键。木质素油衍生的香草醛中含有醛基、羟基和甲氧基,其官能团类型多样,反应路径多变。香草醛的C—O键选择性断裂,定向生成高附加值目标产物是比较困难的。本文构建了香草醛HDO反应网络,其主要有两种反应路线,第一步均是醛基加氢饱和生成香草醇,第二步分别为香草醇先脱侧链羟基以及香草醇先脱羟甲基;分别阐释了香草醛完全脱氧和选择性脱氧反应机理;综述了香草醛选择性加氢脱氧催化剂,主要包括单贵金属催化剂(Pd、Pt和Ru等)、单非贵金属催化剂(Ni、Co和Cu等)、双金属催化剂(Pd-Pt、Pd-Ni和Co-Zn等)以及金属磷化物催化剂(Ni_(2)P和Co_(x)P等);分析了香草醛加氢脱氧催化剂的金属位点、电子结构、酸性位和表界面结构等结构和性质的作用;提出了香草醛HDO催化剂的关键问题。 展开更多
关键词 生物质 木质素油 香草醛 加氢脱氧 催化剂
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ScCO_(2)作用下含水性对煤化学组成和结构的影响
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作者 张小东 孙泽源 +3 位作者 张瑜 张硕 李勇 杜志刚 《煤炭学报》 北大核心 2026年第1期678-688,共11页
深部煤层封存CO_(2)过程中,CO_(2)常处于超临界状态(ScCO_(2)),与水、煤存在复杂的物理化学反应,促使煤的化学组成和结构发生变化,进而影响CO_(2)地质封存的效果。为研究不同含水条件下ScCO_(2)对煤化学组成和结构的影响,以焦煤为研究对... 深部煤层封存CO_(2)过程中,CO_(2)常处于超临界状态(ScCO_(2)),与水、煤存在复杂的物理化学反应,促使煤的化学组成和结构发生变化,进而影响CO_(2)地质封存的效果。为研究不同含水条件下ScCO_(2)对煤化学组成和结构的影响,以焦煤为研究对象,开展了不同含水率下ScCO_(2)-煤反应试验,对比反应前后煤的化学组成和结构的差异,探讨含水性对ScCO_(2)-煤反应的影响机制。结果表明:ScCO_(2)对煤中碳酸盐矿物溶解性较强,其次是黏土矿物,随含水率增大,反应残余煤中碳酸盐矿物的质量分数先增后减;较大含水率时,ScCO_(2)与煤中碳酸盐矿物的反应强于黏土矿物,故碳酸盐矿物减少更为显著。ScCO_(2)与H_(2)O对煤化学结构中含氧官能团的影响较大,而对芳香烃、脂肪烃的影响较小;ScCO_(2)导致煤中含氧官能团含量降低,随水分增加,富氧指数(I_(2))显著增大,而富氢指数(I_(1))、芳香度(I_(3))和缩聚度(I_(4))变化较小。ScCO_(2)的溶胀作用,使芳香层间距(d_(002))增大,同时延展度(L_(a))、芳香层数(N_(c))、芳碳率(f_(a)')和脂碳率(f_(al))均减小;随水分增加,d_(002)、L_(a)和f_(a)'先增后减,L_(c)、N_(c)和f_(al)的变化趋势则相反。水分在一定程度上可提升ScCO_(2)对煤低分子化合物的萃取效果,促进煤芳香结构无序化,但随水分含量进一步增大,水分将会阻止CO_(2)进入煤体,煤中碳酸盐矿物先一步与ScCO_(2)反应,进而弱化ScCO_(2)对煤有机质的萃取效应,表现为空气干燥基态时ScCO_(2)对煤有机质的溶出量和化学结构破坏的影响更明显,饱水态时矿物质的溶蚀更显著。 展开更多
关键词 ScCO_(2) 含水率 矿物组成 官能团 化学结构
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240 t/h循环流化床锅炉超低负荷试验研究
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作者 朱建国 韩会忠 +3 位作者 吕清刚 刘敬樟 李栋 李怀坡 《煤炭学报》 北大核心 2026年第1期752-761,共10页
循环流化床锅炉在超低负荷运行时,存在煤耗高、主汽温度低和NOx排放值无法满足50 mg/m^(3)以下环保限值的技术瓶颈,严重制约了循环流化床锅炉的深度灵活调峰应用。在1台240 t/h高温高压循环流化床锅炉的炉膛两侧墙,各耦合了1支24 MW煤... 循环流化床锅炉在超低负荷运行时,存在煤耗高、主汽温度低和NOx排放值无法满足50 mg/m^(3)以下环保限值的技术瓶颈,严重制约了循环流化床锅炉的深度灵活调峰应用。在1台240 t/h高温高压循环流化床锅炉的炉膛两侧墙,各耦合了1支24 MW煤粉流态化自预热器,通过循环流化床主炉膛给粒煤和预热器给粉耦合燃烧方式,提升循环流化床低负荷燃烧的炉膛上部温度,并利用预热燃料还原循环流化床密相区已生成NOx的技术思路,破解循环流化床锅炉低负荷燃烧的技术难题。结果表明:煤粉自预热温度达到800℃以上,实现了锅炉负荷25%(预热给粉15%+主炉膛给煤10%)和锅炉负荷20%(预热给粉10%+主炉膛给煤10%)的稳定运行,且在超低负荷下,仅通过炉内喷氨,NOx原始排放分别为38.2和47.5 mg/m^(3),均达到了超低NOx排放标准,锅炉热效率分别为91.52%和91.09%。锅炉负荷25%和20%时,循环流化床主炉膛密相区温度均高于750℃,且锅炉负荷25%时,主炉膛出口温度达到670℃,形成了循环流化床锅炉超低负荷稳定、高效、清洁燃烧的技术方案和运行方式。试验研究结果为循环流化床锅炉深度灵活调峰技术研发和工程应用提供了重要支撑。 展开更多
关键词 240 t/h循环流化床锅炉 煤粉预热 超低负荷 超低NOx 灵活燃烧
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机械力化学活化对新疆风化煤腐植酸活性的影响
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作者 姚菁华 李北霖 +3 位作者 刘萌园 冯秀娟 肖雷 岳瑞雪 《煤炭转化》 北大核心 2026年第2期21-28,共8页
为提高碱溶酸析法提取的风化煤腐植酸的活性,采用球磨法对新疆风化煤进行了机械力化学活化,通过单因素试验探究了最佳活化条件,并采用FTIR、UV-Vis等方法对活化前后的风化煤进行了分析。结果表明:本实验所用风化煤的最佳活化条件为活化... 为提高碱溶酸析法提取的风化煤腐植酸的活性,采用球磨法对新疆风化煤进行了机械力化学活化,通过单因素试验探究了最佳活化条件,并采用FTIR、UV-Vis等方法对活化前后的风化煤进行了分析。结果表明:本实验所用风化煤的最佳活化条件为活化时间105 min、球料比25 g∶1 g、球磨转速300 r/min,活化后腐植酸提取率提高了14.26%,总腐植酸含量与游离腐植酸含量分别提高了10.12%和25.01%;机械力化学活化后腐植酸分子量整体增大,一部分非腐殖质物质转变成腐植酸,一部分结合态腐植酸转变成游离腐植酸;分子中侧烷基链结构受到破坏,含氧官能团增加,芳香化程度升高。本研究证明了不添加催化剂/活化剂对风化煤腐植酸进行机械力化学活化的可行性,探讨了机械力化学活化提高腐植酸活性的机理,为后续深入研究更详细的活化原理提供了一定的参考。 展开更多
关键词 腐植酸 风化煤 机械力化学活化 腐植酸活性 腐植酸提取率
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机器学习赋能化学链技术——从材料设计到系统智能化的进展与展望
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作者 穆林 王震 +4 位作者 孙萌 高佳佳 尚妍 东明 陈建标 《洁净煤技术》 北大核心 2026年第2期152-176,共25页
系统综述了机器学习在化学链技术中的应用现状、关键挑战与未来发展方向。化学链技术作为一种高效的碳捕集与能源转化途径,其核心在于载氧体的设计与反应系统的优化。传统研究方法依赖试错实验与计算模拟,成本高、周期长。机器学习通过... 系统综述了机器学习在化学链技术中的应用现状、关键挑战与未来发展方向。化学链技术作为一种高效的碳捕集与能源转化途径,其核心在于载氧体的设计与反应系统的优化。传统研究方法依赖试错实验与计算模拟,成本高、周期长。机器学习通过数据驱动建模,在高通量筛选、反应器优化、过程控制等方面展现出强大潜力。首先介绍了化学链技术与机器学习的基本概念,随后重点探讨了机器学习在载氧体性能预测、合成路径优化、反应器建模、流程模拟与故障诊断等方面的最新研究进展。最后,总结了当前面临的数据稀缺、模型可解释性不足、跨体系泛化能力弱等挑战,并展望了物理信息机器学习、联邦学习以及数字孪生等未来发展方向,以推动化学链技术的智能化与工业化进程。 展开更多
关键词 化学链技术 机器学习 载氧体 载氧体性能预测 代理模型
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Ni-Co催化剂构建及其解聚煤基腐植酸强化电解制氢性能
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作者 贾金鹏 岳志晶 +5 位作者 刘向国 杨柯利 周华从 班延鹏 李娜 刘全生 《洁净煤技术》 北大核心 2026年第2期353-363,共11页
碳辅助电解水(CAWE)通过在阳极引入碳源,利用碳氧化反应(COR)以替代析氧反应(OER),能够显著降低反应电位,是一种兼具经济性与可持续性的高效制氢策略。开发高活性、低成本且稳定的电催化体系是提升CAWE性能的关键。研究采用电沉积结合... 碳辅助电解水(CAWE)通过在阳极引入碳源,利用碳氧化反应(COR)以替代析氧反应(OER),能够显著降低反应电位,是一种兼具经济性与可持续性的高效制氢策略。开发高活性、低成本且稳定的电催化体系是提升CAWE性能的关键。研究采用电沉积结合循环伏安法(CV)活化策略,在泡沫镍(NF)基底上成功构筑了Ni-Co纳米片结构催化剂,并将其应用于腐植酸(HA)辅助电解水体系,实现高效低能耗制氢。在1 mol/L KOH中添加0.35 g HA时,Ni-Co/NF仅需254.4 mV的过电位即可实现10 mA/cm^(2)的电流密度,产氢速率为28.22 mL/(h·cm^(2)),能耗仅为3.82 kWh/Nm^(3)。机理研究表明,Ni-Co/NF在碱性条件下通过Ni^(2+)/Ni^(3+)与Co^(2+)/Co^(3+)的可逆转化,持续生成高活性自由基(·OH,·O_(2)^(-)),对HA分子结构进行选择性断裂与氧化,从而实现碳氧化与析氢反应的协同促进。综上,Ni-Co/NF催化剂兼具优异的催化活性及稳定性,为构建低能耗制氢体系及HA电化学转化提供了新的研究思路与理论基础。 展开更多
关键词 氢能 碳辅助电解水 Ni-Co催化剂 腐植酸 电催化剂 电沉积
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煤化工产业的高质量发展观
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作者 魏贤勇 宗志敏 +22 位作者 樊星 何晓燕 白翔 伊尔夏提·地里夏提 赵炜 倪中海 曹景沛 丛兴顺 赵云鹏 亢玉红 王爱民 高勇 莫文龙 徐美玲 梁静 赵小燕 柳方景 刘中秋 刘光辉 麻志浩 李胜 李莉 李壮 《石油学报(石油加工)》 北大核心 2026年第1期285-298,共14页
高质量发展应以最少的资源(特别是化石资源)消耗和最低的污染排放创造最大经济和社会效益,是中国经济社会长期发展的主旋律。作为中国目前的主要能源,煤炭在为国民经济的发展提供动力的同时也造成严重的环境污染,成为中国二氧化碳、硫... 高质量发展应以最少的资源(特别是化石资源)消耗和最低的污染排放创造最大经济和社会效益,是中国经济社会长期发展的主旋律。作为中国目前的主要能源,煤炭在为国民经济的发展提供动力的同时也造成严重的环境污染,成为中国二氧化碳、硫氧化物和氮氧化物排放的主要来源。煤中有机质富含芳环(特别是缩合芳环)和杂原子,作为洁净能源利用先天不足,但作为获取高值乃至高端化学品的原料利用得天独厚。现有煤化工产业高投入、高污染和低产出的生产模式难以为继,亟待转型。煤作为形成周期超过7000万年的不可再生化石资源,既不应简单焚烧,也不宜在苛刻条件和大量排放污染物的情况下转化成为低值产品。着力发展非化石能源替代以煤为主的化石能源是中国实现碳中和的根本出路。从煤中有机质的组成结构看,煤是获取特效药物和染料与高端功能性材料用的芳香族化合物(特别是缩合芳香族化合物)的重要原料。煤化工产业的高质量发展应遵循少用、精用和巧用原则,大力开发温和条件下定向转化煤中有机质为高端化学品的关键技术,形成煤炭资源高值化利用的产业链,助力国家整体的高质量发展。 展开更多
关键词 高质量发展 煤化工产业 温和条件 定向转化 高端化学品
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化学链合成氨载氮体研究进展
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作者 程星源 王凡 +3 位作者 张萌 刘蕊 吴烨 刘冬 《洁净煤技术》 北大核心 2026年第3期111-128,共18页
氨是重要的化工原料和潜在无碳燃料,在能源储运中优势突出。然而,当今工业合成氨仍主要依赖沿用百年的Haber-Bosch工艺,但其高温高压的反应条件和对化石能源的高度依赖,导致巨大能耗和CO_(2)排放。开发温和条件下的绿色合成氨工艺成为... 氨是重要的化工原料和潜在无碳燃料,在能源储运中优势突出。然而,当今工业合成氨仍主要依赖沿用百年的Haber-Bosch工艺,但其高温高压的反应条件和对化石能源的高度依赖,导致巨大能耗和CO_(2)排放。开发温和条件下的绿色合成氨工艺成为迫切需求。近年来,化学链合成氨(CLAS)工艺逐渐引起重视,该工艺将氨合成反应解耦为氮化和氨化2个链式循环反应,通过载氮体传递活性氮,从而突破传统合成氨工艺的热力学与动力学间的矛盾。载氮体材料是CLAS的核心,其在循环中承担氮的固定与迁移,但目前常用载氮体存在固氮容量和速率偏低等问题,限制了CLAS性能发挥。本文通过氢源不同进行分类,从载氮体使用方面对载氮体的发展展开综述,发现高熵载氮体的引入可有效改善传统载氮体反应活性差、载氮能力不足的问题。然而,对高熵载氮体多元金属协同形成的复杂化学空间进行针对性调控也极具挑战,其组成和结构对性能的影响规律难以用经验直观把握,传统“试凑法”开发周期漫长,且需防范多相分离、活性中心不明等问题。目前亟须系统的设计理论指导高熵载氮体的开发,以平衡多元素组合的稳定性与活性。未来采用基于机器学习的高熵载氮体精准调控设计策略为高性能化学链合成氨载氮体的开发提供了新思路。 展开更多
关键词 化学链合成氨 载氮体 高熵合金 金属氮化物 机器学习
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“双碳”目标下我国零碳矿山建设路径研究
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作者 王海军 王洪磊 张亚宁 《绿色矿山》 2026年第1期27-35,共9页
采矿业是能源消耗和碳排放的重点领域之一。加快探索零碳矿山建设路径,推进矿山碳排放转向低碳、零碳甚至负碳,是实现我国矿业绿色低碳转型和高质量发展的重要路径,对助力实现国家“双碳”目标具有重要战略意义。研究科学界定了零碳矿... 采矿业是能源消耗和碳排放的重点领域之一。加快探索零碳矿山建设路径,推进矿山碳排放转向低碳、零碳甚至负碳,是实现我国矿业绿色低碳转型和高质量发展的重要路径,对助力实现国家“双碳”目标具有重要战略意义。研究科学界定了零碳矿山的定义和内涵,梳理了我国零碳矿山由绿色化、低碳化到零碳化的建设进程,分析了当前在政策标准、技术装备、经济成本等方面面临的问题与挑战,提出零碳矿山是“双碳”目标下矿山绿色低碳发展的高级阶段,当前我国零碳矿山整体仍处于起步发展阶段。在此基础上,系统提出我国零碳矿山建设的“三步走”战略目标,构建了提升绿色能源比例、提升生产用能效率、提升循环利用水平、提升固碳用碳能力、提升能碳管理效能、提升可持续发展能力等“六个提升”建设路径,建立了涵盖源头减碳、零碳供能、节能提效、人工碳汇、数字能碳的零碳矿山建设技术体系。进一步提出建议:制定零碳矿山建设顶层规划、建立完善标准体系、加强科技创新支持、强化资金支持和金融赋能、建设重点示范项目,多措并举推进我国零碳矿山建设。 展开更多
关键词 “双碳”目标 零碳矿山 绿色矿山 碳封存
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基于热模拟实验的煤化作用跃变分子结构演化规律研究
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作者 李鹏鹏 王安民 +7 位作者 冯一乙 王盛剑 何文婷 曾培林 冯思锦 鲍政宇 宾祥慎 初奕然 《煤质技术》 2026年第1期12-19,共8页
为从分子层面揭示煤化作用跃变特点,以新疆伊犁低阶煤样为实验样品,在250~600℃温度区间开展热模拟实验,运用傅里叶变换红外光谱(FTIR)与X射线衍射(XRD)技术,系统分析热模拟实验前后的煤分子结构演化特征。结果表明:热模拟实验共模拟出... 为从分子层面揭示煤化作用跃变特点,以新疆伊犁低阶煤样为实验样品,在250~600℃温度区间开展热模拟实验,运用傅里叶变换红外光谱(FTIR)与X射线衍射(XRD)技术,系统分析热模拟实验前后的煤分子结构演化特征。结果表明:热模拟实验共模拟出煤化作用的前3次跃变。第一次跃变发生于R_(o)≈0.6%附近,其特征为脂肪族侧链长度(CH_(2)/CH_(3))降低,多类含氧官能团(芳香醚C—O—C、酚醚C—O、酯C—O—C、脂肪醚C—O—C和醇类C—O)含量占比升高,而羟基(—OH)与羰基(C=O)含量显著下降。与此同时,芳香片层间距(d_(002))、延展度(L_(a))、堆砌高度(L_(c))与堆砌层数(N_(ave))均出现不同程度的降低,反映出大量脂肪族侧链和不稳定含氧基团发生热解脱落,推动煤进入第一次煤化跃变阶段,与生烃起始点一致。第二次跃变出现在R_(o)≈1.4%左右,此阶段含氧官能团含量有所增加,而—OH、C=O以及脂肪族CH_(2)和CH_(3)则持续减少。对应的d_(002)明显减小,而L_(a)与L_(c)稳步上升,表明芳构化反应开始占据主导地位,脂肪结构向芳香结构的转化加速。第三次跃变位于R_(o)≈2.3%附近,其特征为多类含氧官能团含量下降,而—OH、羰基C=O及脂肪族CH_(2)、CH_(3)含量占比相对上升;同时d_(002)、L_(a)、L_(c)与N_(ave)均出现下降。该阶段反映煤化作用进入以缩聚反应为主的高级演化阶段。 展开更多
关键词 煤化作用跃变 分子结构 跃变节点 热模拟 含氧官能团
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中国电力行业碳捕集、利用与封存技术应用进展
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作者 李雪宁 王茹洁 +4 位作者 刘静怡 黄鑫 荆润秋 李蔷薇 张盼 《低碳化学与化工》 北大核心 2026年第1期108-119,149,共13页
碳捕集、利用与封存(CCUS)技术是实现电力行业低碳转型的关键路径。基于现有工程实践,探讨了CCUS各环节发展现状,分析了主流碳捕集技术的特点与工程应用现状,指出了燃烧后捕集技术与现有电厂兼容性优势,对比了不同运输方式与碳捕集规模... 碳捕集、利用与封存(CCUS)技术是实现电力行业低碳转型的关键路径。基于现有工程实践,探讨了CCUS各环节发展现状,分析了主流碳捕集技术的特点与工程应用现状,指出了燃烧后捕集技术与现有电厂兼容性优势,对比了不同运输方式与碳捕集规模的匹配关系,揭示了管道网络化运输对规模化应用的支撑作用,评估了CO_(2)封存及利用等途径的减排潜力,并展望了CCUS发展趋势。分析发现,燃烧后捕集技术成熟且对现有设施继承性好,亟需通过吸收剂/吸附剂/膜材料等新型材料的开发和工艺优化实现低能耗碳捕集;小体量陆路运输已初具规模,管道运输进入快速发展阶段,运输成本随运输规模扩大显著下降,可为未来CO_(2)大规模工业运输提供重要保障;CO_(2)驱油可使原油采收率提升7%~15%,其与化工/生物利用是提高CCUS技术整体经济性的有效措施。虽然当前CCUS技术存在能耗和成本较高等瓶颈,但通过技术优化与规模化应用可显著提升其经济性。CCUS和生物质能碳捕集与封存(BECCS)技术有望在2060年为我国贡献10×10^(8)t/a CO_(2)减排量,不仅可支撑电力行业深度脱碳进程,还可为其他高CO_(2)排放行业的低碳转型提供技术参考。 展开更多
关键词 CCUS 碳捕集 CO_(2)利用与封存 电力行业 工程实践
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Mechanism of enhancing NH_(3)-SCR performance of Mn-Ce/AC catalyst by the structure regulation of activated carbon with calcite in coal
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作者 NIU Jian LI Yuhang +4 位作者 BAI Baofeng WEN Chaolu LI Linbo ZHANG Huirong GUO Shaoqing 《燃料化学学报(中英文)》 北大核心 2026年第1期69-79,共11页
To elucidate the effect of calcite-regulated activated carbon(AC)structure on low-temperature denitrification performance of SCR catalysts,this work prepared a series of Mn-Ce/De-AC-xCaCO_(3)(x is the calcite content ... To elucidate the effect of calcite-regulated activated carbon(AC)structure on low-temperature denitrification performance of SCR catalysts,this work prepared a series of Mn-Ce/De-AC-xCaCO_(3)(x is the calcite content in coal)catalysts were prepared by the incipient wetness impregnation method,followed by acid washing to remove calcium-containing minerals.Comprehensive characterization and low-temperature denitrification tests revealed that calcite-induced structural modulation of coal-derived AC significantly enhances catalytic activity.Specifically,NO conversion increased from 88.3%of Mn-Ce/De-AC to 91.7%of Mn-Ce/De-AC-1CaCO_(3)(210℃).The improved SCR denitrification activity results from the enhancement of physicochemical properties including higher Mn^(4+)content and Ce^(4+)/Ce^(3+)ratio,an abundance of chemisorbed oxygen and acidic sites,which could strengthen the SCR reaction pathways(richer NH_(3)activated species and bidentate nitrate active species).Therefore,NO removal is enhanced. 展开更多
关键词 CALCITE activated carbon structure Mn-Ce/AC catalyst NH_(3)-SCR performance
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基于煤/焦组成和结构解析的水煤浆成浆性能研究
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作者 李雯 钟梅 +5 位作者 俞音 代正华 刘洋 靳立军 赵辉 熊赛 《燃料化学学报(中英文)》 北大核心 2026年第1期80-94,共15页
煤质是影响水煤浆成浆性能的关键,因此,本工作解析了新疆五种煤样(准东煤B2、B3、B5、黑山煤HS和红沙泉煤HSQ)及淖毛湖焦粉(XTJ)的组成结构,探究单一煤种与配煤/焦对成浆性能的影响。结果表明,HS芳香碳骨架以2-3环为主,且氧含量低,亲水... 煤质是影响水煤浆成浆性能的关键,因此,本工作解析了新疆五种煤样(准东煤B2、B3、B5、黑山煤HS和红沙泉煤HSQ)及淖毛湖焦粉(XTJ)的组成结构,探究单一煤种与配煤/焦对成浆性能的影响。结果表明,HS芳香碳骨架以2-3环为主,且氧含量低,亲水性酚羟基、羰基和羧基少,其成浆性能优于其他煤样,即使成浆浓度高达70.98%,表观黏度也仅为858 mPa·s。B3和B5则因含氧官能团丰富、亲水性强,导致浆体中游离水低,同时,吸附水含量高使得煤颗粒表面的水化膜厚,阻碍了分散剂的吸附,因而成浆性能明显差。B5中添加20%的HS/XTJ,破坏了B5颗粒团簇形成的三维网络结构,并覆盖其表面的含氧官能团,不仅释放原本包裹的水,还削弱了水化膜厚度,使得浆体中游离水增加,分散剂的作用效果提升,因而煤浆浓度提高约2.40%,达到59.00%,表观黏度降低约40%,流动性亦提升至A^(+)。 展开更多
关键词 水煤浆 成浆性 组成结构 流变行为 水分布
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预混/分级模式下氨煤混燃着火特性的试验研究
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作者 冷猛 娄依崇 +6 位作者 陈境烨 余作超 翁武斌 孟德润 何勇 朱燕群 王智化 《洁净煤技术》 北大核心 2026年第1期161-168,共8页
为探究在近工业应用的湍流旋流条件下氨煤混燃的关键着火机理与调控规律,以应对其在燃煤锅炉推广应用中面临的着火稳定性挑战,采用自主搭建的管式双旋流燃烧器试验台,通过光学诊断与图像处理技术,对煤粉火焰的着火特性进行了系统性研究... 为探究在近工业应用的湍流旋流条件下氨煤混燃的关键着火机理与调控规律,以应对其在燃煤锅炉推广应用中面临的着火稳定性挑战,采用自主搭建的管式双旋流燃烧器试验台,通过光学诊断与图像处理技术,对煤粉火焰的着火特性进行了系统性研究。试验定量分析了氨气注入方式(随一次风预混/随二次风分级)、氨热值掺烧比(E_(NH_(3)),0~50%)和总体当量比(Φ_(total),0.59~0.95)对着火延迟时间的影响。结果表明:氨气的注入方式是调控煤粉着火性能的主导因素。相较于预混模式,分级注入(氨气随二次风供给)能极大促进煤粉着火,在相同掺氨比(E_(NH_(3))=30%)下,其下游煤粉着火延迟时间可从预混模式的9.8 ms显著缩短至4.4 ms,降幅超过55%。其核心机理在于:分级模式下,氨气在二次风中形成独立的高温火焰,为一次风中的煤粉颗粒提供了强大的热烟气环境,有效避免了2种燃料在贫氧的一次风中对氧气的竞争,实现了快速点火。在分级模式下,提高氨掺烧比可有效缩短着火延迟时间,当E_(NH_(3))从10%增至50%,上游煤粉着火延迟时间呈现持续缩短的趋势。与此同时,降低总体当量比则会抑制煤粉着火,当E_(NH_(3))维持在50%而Φ_(total)从0.95降至0.59时,下游煤粉着火延迟时间从6.1 ms延长至8.3 ms。在预混模式下,氨掺烧比的影响则呈现出显著的空间依赖性。在上游近场区着火延迟时间随E_(NH_(3))的增加而延长,而在下游远场区着火延迟时间随E_(NH_(3))增加反而缩短。研究证实,实现氨与煤粉的空间分级注入,是保障高比例氨煤混燃系统稳定着火的根本途径。研究揭示的关键调控策略与机理,为工业级氨煤混燃燃烧器的设计与优化提供了参考。 展开更多
关键词 氨煤混燃 旋流燃烧 着火特性 分级燃烧 氨掺烧比 当量比
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热催化CO_(2)加氢制芳烃研究进展
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作者 潘鸣骏 孙升凯 +6 位作者 姜兴剑 张世杰 刘竞舸 杨承广 于幸 王长真 高鹏 《洁净煤技术》 北大核心 2026年第1期216-244,共29页
利用可再生能源产生的“绿氢”将二氧化碳(CO_(2))转化为高附加值芳烃为实现碳减排与资源循环利用提供了一条绿色可持续的技术路径。芳烃作为重要的基础化学品,广泛应用于聚合物、燃料添加剂、医药中间体等领域。然而,CO_(2)分子具有高... 利用可再生能源产生的“绿氢”将二氧化碳(CO_(2))转化为高附加值芳烃为实现碳减排与资源循环利用提供了一条绿色可持续的技术路径。芳烃作为重要的基础化学品,广泛应用于聚合物、燃料添加剂、医药中间体等领域。然而,CO_(2)分子具有高度热力学稳定性和化学惰性,其高效活化及定向转化面临着巨大的挑战。当前,热催化CO_(2)加氢制芳烃主要包含甲醇中间体和改性费托合成两条反应路线。二者均采用双功能催化剂,其通常由金属氧化物(或碳化铁)以及分子筛耦合而成。甲醇中间体路线中,CO_(2)首先加氢转化为甲醇或其衍生物,再在分子筛酸中心上进一步芳构化;该路线表现出优异的芳烃选择性,但CO_(2)转化率较低。改性费托合成路线则通过逆水煤气变换(RWGS)反应将CO_(2)转化为CO,再经费托合成步骤生成烯烃中间体,最终在分子筛上芳构化生成芳烃。该路线可实现较高的CO_(2)转化率,但产物分布宽、芳烃选择性较低,且易发生过度加氢生成烷烃。如何协同提升CO_(2)转化率、芳烃选择性和催化剂的稳定性是该领域的难点与挑战。本文主要聚焦于热催化CO_(2)加氢制芳烃,系统综述了近年来该领域的研究进展。基于上述两种主流反应体系,首先探讨了催化剂设计与调控策略,涵盖复合氧化物构建、碳化铁基催化剂助剂引入、载体优化与制备方法创新以及分子筛酸性、孔道结构与形貌的调控,旨在增强活性位点协同、促进中间体传递与转化。其次,阐述了串联催化、烃池机理及氢转移机制,探讨了通过中间体定向强化与协同催化优化反应路径的策略,从而提升目标产物选择性。同时,分析了金属氧化物烧结与迁移、碳化铁相变、分子筛积碳等失活行为,为进一步开发长效运行催化剂提供理论依据。最后,总结与展望了CO_(2)加氢制芳烃面临的机遇与挑战,提出聚焦催化剂精准设计、多尺度研究反应机理、过程集成与系统优化以及创新反应路径是研究的重点,从而为未来该领域的发展提供前瞻的研究方向与战略性参考。 展开更多
关键词 热催化 CO_(2)加氢 芳烃 双功能催化剂 反应机理
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煤直接液化沥青制备碳材料的研究进展
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作者 郝国军 闫国春 +3 位作者 邱介山 李艺 段晓军 张世杰 《煤炭工程》 北大核心 2026年第2期197-206,共10页
煤直接液化沥青是煤通过加氢液化后的固体产物,其芳香度高、碳含量高、易发生聚合或交联反应,具有应用场景广、经济价值高的优势,是制备各类高附加值碳材料的优良前驱体。本文介绍了煤直接液化沥青来源、化学组成与大分子结构的特征,对... 煤直接液化沥青是煤通过加氢液化后的固体产物,其芳香度高、碳含量高、易发生聚合或交联反应,具有应用场景广、经济价值高的优势,是制备各类高附加值碳材料的优良前驱体。本文介绍了煤直接液化沥青来源、化学组成与大分子结构的特征,对比了与煤焦油沥青的区别,介绍了煤直接液化沥青的精制和多种改性方法。系统阐述了煤直接液化沥青改性沥青、碳纤维、针状焦、多孔碳材料、储能材料等广义碳材料方面的研究进展,进一步阐述了其应用关键指标和制约因素,并展望了煤直接液化沥青的应用前景。 展开更多
关键词 煤直接液化沥青 碳材料 沥青改性 煤化工 综合利用
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煤沥青基碳量子点的高效制备与光电性能
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作者 张凯艺 李欢 +6 位作者 毕纪阳 任常在 徐亚男 高寻 黄胜 唐晓宁 吴诗勇 《华东理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期55-65,共11页
煤液化沥青是煤直接液化过程的副产品。本文将其作为优质碳源,通过硫酸氧化解聚法制备荧光碳量子点(CQDs),并利用响应面法优化制备工艺,获得反应温度(58℃)、持续时间(2.1 h)和液固比(98%浓硫酸体积与液化沥青的质量之比17.5:1)等关键... 煤液化沥青是煤直接液化过程的副产品。本文将其作为优质碳源,通过硫酸氧化解聚法制备荧光碳量子点(CQDs),并利用响应面法优化制备工艺,获得反应温度(58℃)、持续时间(2.1 h)和液固比(98%浓硫酸体积与液化沥青的质量之比17.5:1)等关键技术参数,成功合成了粒径均匀(2~8 nm)、高收率和高荧光产率的蓝色荧光CQDs。该CQDs具有石墨化核壳结构,主要由3个芳香环聚集体组成,表面富含—OH、—COOH和—SO3H等含氧官能团。光学性能测试表明该CQDs在340 nm紫外光激发下表现出波长依赖的荧光发射特性,在394 nm处显示出最大发射峰,量子产率相对较高(32.5%)。此外,CQDs表现出卓越的光电转换能力,在光照下通过产生·O2-和·OH等活性氧(ROS)破坏细菌结构,平均杀菌效率达到97.27%。本研究为煤沥青的高附加值利用提供了新思路。 展开更多
关键词 煤基沥青 碳量子点 响应曲面法 光电性能 抗菌 活性氧
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煤矿山重金属污染土壤化学淋洗法修复技术
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作者 林建辉 李文新 +2 位作者 陈滨华 唐海仙 查诚 《当代化工》 2026年第3期630-634,共5页
以我国西部某煤矿山重金属污染土壤为研究对象,采用化学淋洗法对目标煤矿山重金属污染土壤开展了修复实验研究,着重对不同因素的影响程度进行了评价。结果表明:化学淋洗剂(单一和复合)的浓度以及实验过程中的液固比(质量比,下同)越大,... 以我国西部某煤矿山重金属污染土壤为研究对象,采用化学淋洗法对目标煤矿山重金属污染土壤开展了修复实验研究,着重对不同因素的影响程度进行了评价。结果表明:化学淋洗剂(单一和复合)的浓度以及实验过程中的液固比(质量比,下同)越大,淋洗处理时间越长时,两种重金属Cd和Pb的去除率越大。其中,单一淋洗剂FeCl3、EDTA和HCl对土壤中重金属Cd和Pb的去除效果较好,复合淋洗剂B(FeCl3与HCl物质的量比为1∶1)对重金属Cd和Pb的去除效果较好。化学淋洗法最佳处理实验参数:复合淋洗剂B的浓度为2 mol·L^(-1)、液固比为12∶1、淋洗时间为12 h。在最佳条件下,此时重金属Cd的去除率为92.3%,Pb的去除率为71.9%,淋洗处理效果较好。化学淋洗处理措施对目标煤矿山重金属污染土壤中的速效氮磷钾和有机质质量分数影响相对较小。 展开更多
关键词 煤矿山 重金属污染土壤 化学淋洗 修复治理 淋洗剂 溶液 反应 混合
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