综述:从生命周期角度系统评述建筑可持续性改造

【字体: 时间:2025年08月07日 来源:Sustainable Cities and Society 12

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  本综述推荐:该研究创新性地探讨了煤矸石(CG)与高碱煤(HC)共燃技术,通过热重分析(TGA)、原位烟气监测及矿物学表征(XRD/XRF),揭示了≤10% CG掺混可提升燃烧效率(Jander 3D扩散模型),AAEM(碱/碱土金属)介导的硫固定及CO-char协同作用使NO/SO2减排达35-50%/15-25%,为循环流化床锅炉(CFBBs)在850-950°C工况下实现固废能源化与污染控制提供双赢策略。

  

材料

实验采用粒径<0.106 mm的高碱煤(HC)与煤矸石(CG)混合样品,经105°C干燥24小时后,依据中国标准GB/T 212-2008进行工业分析,并通过Vario EL III元素分析仪测定组分。X射线荧光光谱(XRF)显示CG富含铝硅酸盐矿物,为后续AAEM介导的硫固定机制奠定基础。

燃烧性能分析

热重(TG)曲线表明,随着CG掺混比从0%增至100%,总失重率从77.3%降至33.8%,对应可燃物含量降低。微分热重(DTG)在406°C和455°C出现双峰,分别对应挥发分释放与固定碳燃烧阶段。≤10% CG掺混显著提升燃烧效率,符合Jander三维扩散模型,但活化能随CG比例增加而升高。

污染物排放机制

NO减排通过两途径实现:局部缺氧条件下的CO-char还原反应(降幅20-40%)及HC挥发分中氨基前体的扩散抑制。SO2控制依赖AAEM(CaO/MgO)的硫固定作用,但在>900°C或CG>20%时因热力学限制失效。动力学分析揭示HC遵循3D扩散模型,而CG受灰层阻抗转为缩核模型,共燃表现为混合机制。

结论与展望

研究确立三大发现:(1)无需添加剂即可通过灰分矿物实现NO/SO2协同减排;(2)AAEM转化率与硫固定效率呈正相关;(3)温度窗口850-950°C与CG≤20%为CFBBs最佳工况。该技术兼具经济性(降低烟气处理成本)与生态效益(减少CG填埋),为煤基能源系统可持续发展提供新范式。

创新点

首次系统阐明HC-CG共燃中AAEM的双重角色——既缓解高碱煤引发的结渣问题,又通过矿物相变实现原位污染物控制。提出的"温度-掺混比-矿物组成"三维优化模型,为工业锅炉设计提供量化依据。

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