燃煤电厂脱硫石膏汞形态及热稳定性分析

分析燃煤电厂脱硫石膏中汞的化合物形态及其释放规律,对脱硫石膏的利用具有指导意义。利用X-射线荧光光谱仪（XRF）对2个火电厂石膏样品进行成分分析;为确定石膏中汞的热稳定性和形态分布,对各石膏样品和石膏滤渣样品进行2种加热方式的热处理,测定热处理前后各样品的失重率和汞含量。研究结果表明, 2个电厂脱硫石膏汞的初始释放温度不同,分别为100 ℃和200 ℃;石膏及石膏滤渣样品的快速释放温度在200~400 ℃;所有样品在500 ℃时基本完成汞的释放;石膏滤渣中的总汞含量有所减少;脱硫石膏中含有的汞化合物主要有HgCl₂和HgS。     

湿法烟气脱硫系统脱硫石膏的汞释放特性

分析湿法烟气脱硫系统脱硫石膏的汞释放特性,对燃煤电厂脱硫石膏的二次利用具有重要意义。分别对3个燃煤电厂其脱硫系统的副产品脱硫石膏和石膏滤渣进行了水溶性试验和两种的不同加热方式处理的实验研究,得到了脱硫石膏汞的溶解性、热稳定性及其汞形态分布。研究结果表明,脱硫石膏中的汞略微溶于水,汞溶解率在10%左右。石膏中的汞受热释放范围为100~450℃,未经去离子水处理的石膏相比石膏滤渣在升高到同一温度时候汞释放率更大。脱硫石膏中含有的汞化合物主要有HgCl2和HgS。     

煤燃烧前温和热解汞和硫的释放特性研究

以2种贵州典型的高汞高硫煤为研究对象,对煤中汞和硫的含量及其赋存形态进行了研究。并利用水平管式炉试验台,在惰性气体气氛和微氧化性气氛下对煤样进行燃烧前温和热解试验,研究煤样在温和热解过程中汞的释放规律及其汞硫联合脱除特性。研究表明2种实验煤样在350~400 ℃温度下脱汞率最大分别达到89.5%和82.8%,煤中汞的释放率在热解15 min左右达到极限值;同时还发现在微氧化性气氛下温和热解煤中硫铁矿硫的脱除效率有明显提高,而对煤中有机硫的脱除没有明显效果。     

混煤燃烧对飞灰吸附汞的影响

采用DMA80直接测汞仪对加热前后的样品进行汞含量分析,并利用沉降炉实验系统,对不同配比下由煤矸石、煤泥和煤粉掺混得到的混煤燃烧中飞灰对烟气中汞吸附的影响进行了实验研究。研究表明:随着给风量的增大,煤矸石和煤泥燃烧后飞灰对汞的吸附量和吸附比例都有所下降。在混煤燃烧中,煤矸石与煤粉掺烧后飞灰中的汞吸附量随煤粉比例的增大而降低。煤泥与煤粉掺烧中,随着煤粉掺混比例的增加,飞灰中的汞含量也随着增加。通过实验分析得出了混煤燃烧的飞灰中汞的吸附规律,为混煤燃烧减少汞排放的进一步推广应用提供了依据。     

废电池中汞的释放条件研究

考虑焙烧温度、焙烧时间和载气流量三因素的影响,采用正交试验研究焙烧过程中废电池中汞的释放情况。结果表明,三个组合因素对其脱Hg率无显著影响,其中温度对Hg释放率影响最大,其次是时间;最佳的汞释放条件为:焙烧温度550℃,焙烧时间120min,载气流量500mL/min。在此条件下,废电池汞释放率可达100%;焙烧后晶态物质增加,Mn等高价态元素绝大部分被还原为低价态,有利于后期金属离子酸解浸出,为废电池无害化和进一步资源化提供依据。     

温度及盐酸浓度对改性SCR催化剂汞氧化能力的影响

采用V、Ce活性溶液浸泡的方法对常规SCR催化剂进行改性,分析了HCl浓度、温度对其汞氧化能力的影响。结果表明,和常规催化剂相比,V改性催化剂样品中V2O5含量增大、比表面积和孔结构大幅下降,其汞氧化率低;Ce改性催化剂中新增活性物质CeO2、比表面积和孔结构略微减小,其汞氧化能力增强;各样品中的TiO2晶型均为锐钛型、活性物质分散均匀。烟气中含HCl时,催化剂氧化单质汞的机理类似Deacon途径,随着温度的升高,汞氧化率先增大后减小,最佳汞氧化温度为350℃;在温度200～400℃,HCl浓度0～60μL/L时,汞氧化率随着HCl浓度的增加而快速增加,在HCl浓度>60μL/L时趋于饱和。     

温度及盐酸浓度对改性SCR催化剂汞氧化能力的影响

采用V、Ce活性溶液浸泡的方法对常规SCR催化剂进行改性,分析了HCl浓度、温度对其汞氧化能力的影响.结果表明,和常规催化剂相比,V改性催化剂样品中V2O5含量增大、比表面积和孔结构大幅下降,其汞氧化率低;Ce改性催化剂中新增活性物质CeO2、比表面积和孔结构略微减小,其汞氧化能力增强;各样品中的TiO2晶型均为锐钛型、活性物质分散均匀.烟气中含HCl时,催化剂氧化单质汞的机理类似Deacon途径,随着温度的升高,汞氧化率先增大后减小,最佳汞氧化温度为350℃;在温度200～400℃,HCl浓度0～60μL/L时,汞氧化率随着HCl浓度的增加而快速增加,在HCl浓度＞60 μL/L时趋于饱和.     

煅烧温度对MnOx-CoOy/TiO2吸附剂结构及脱汞活性的影响

以沉积?沉淀法制备的MnOx-CoOy/TiO2(MCT)为吸附剂,在固定床实验台架上研究了制备过程中煅烧温度(200-800℃)对MCT脱除单质汞(Hg0)的影响;采用N2吸附/脱附、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、H2-程序升温还原(TPR)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段表征了吸附剂的理化特征。研究表明,MCT吸附剂的脱汞效率与煅烧温度密切相关,400℃煅烧时,吸附剂的脱汞效率最高。吸附剂的煅烧过程包含吸附态水的蒸发、锰钴碳酸盐或氢氧化物的分解、MnOx和 CoOy的形成及MnOx、CoOy和TiO2晶相的转变。随着煅烧温度的增加, MCT 吸附剂的比表面积和总孔容积逐渐减小,平均孔径逐渐变大,且吸附剂发生团聚,颗粒尺寸增大;MnO2和Co3O4向Mn2O3和CoO的转变,吸附态氧含量的降低,致使吸附剂的脱汞活性下降。     

无汞锌粉的制备研究

含氧化锌的氢氧化钾溶液中加入缓蚀剂金属的氧化物(PbO和Bi2O3),70℃下进行电解,制得锌合金粉;然后将该锌合金粉与一定量的铟混合,在氮气氛中加热,使锌粉表面覆上一层铟而制得适于无汞碱锰电池用的无汞锌合金粉。最佳工艺条件为:加铟量0.10%(质量百分数),加铟温度180℃,加铟时间3h。实验表明,此方法制得的表面覆In的含Pb、Bi的无汞锌合金粉能在相当程度上降低锌粉的析气量。在测试条件下,析气量能降低到0.10mL·g-1·d-1。另外,组装了LR6型无汞碱性锌锰电池,研究了锌粉类型对电池放电性能的影响,结果显示,自制表面覆In的含Pb、Bi的无汞锌合金粉组装的电池其放电性能与进口锌粉组装的电池不相上下。     

O2/CO2与空气对燃煤汞形态分布的影响

为研究O2/CO2和空气燃烧方式对汞形态分布影响的差异,借助管式试验炉,对空气和O2/CO2 2种气氛下对4个煤种分别在600、800、1 000 ℃下进行了堆燃。燃烧过程中烟气的汞排放,采用Ontario Hydro方法进行吸收测试,比较了O2/CO2和空气气氛下的汞形态分布特点。试验结果表明,在相同温度下,与空气燃煤相比,煤粉在O2/CO2气氛下燃烧单质汞含量升高,二价汞含量降低。随着反应温度的升高,这两种气氛下单质汞的含量均逐渐降低,而二价汞的含量逐渐升高。同时在相同温度和反应气氛下,不同煤种汞形态分布不同,含硫量高的煤燃烧烟气中二价汞的含量比低硫量的煤高,而单质汞的含量比含硫量低的煤要低。而煤粉充分燃烧时,温度和煤种对于4种燃烧气氛下灰分中残留汞元素含量产生较小影响。     

生物质与煤混合热解特性的研究

采用热重分析法(TGA)对几种常见天然生物质(麦秆、棉秆和杨木屑)、两种不同变质程度的煤以及两者混合物的热解特性进行了研究。试验升温速度5℃/min,终温850℃。结果表明:生物质热解温度低,热解速度快,而煤相对热解速度慢,热解温度高,随煤变质程度提高,TG曲线向高温区移动,热解温度升高,最终失重率减小,试验无烟煤和烟煤的最终失重率分别为17%和30.07%。生物质与煤混合热解时,总体热解特性分阶段呈现生物质和煤的热解特征,但从实际微分曲线与按比例折算后的曲线比较结果看,400℃之前,生物质对煤的热解影响不明显,在400℃之后,生物质的加入对煤的热解产生抑制作用,煤的热解速率降低,煤的挥发分越低,抑制作用越强。     

高温管式炉煤粉燃烧NO排放规律研究

利用自制等温实验台炉模拟炉膛高温环境,研究了高温度1150～1550℃下煤粉燃烧特性,并同步测量了NO的生成量。结果表明：高温环境下煤粉燃烧可分为两个阶段,即挥发分和焦炭燃烧阶段。高温段显示提高温度可以较好地改善燃烧特性,同时温度由1150℃增加到1250℃时,燃烧失重速率增加幅度较其他温度区间大。NO瞬时排放浓度随燃烧经历了一个先增大后减小的过程,且峰值在燃烧过程前期。煤化程度越高,煤粉不能快速完成燃烧,焦炭中含N量大,释放缓慢,不能形成有效还原性气氛,使得总体NO排放较多。高温1550℃由空气产生的热力型NO高达3．5×10^-3mg／s。     

煤粉浓度对HCN与NH3析出特性的影响

为探索煤粉浓度对含氮化合物生成与转化过程的影响机理,以连续给粉的一维沉降炉试验台为依托,在不同煤种、粒径和炉温下,对不同煤粉浓度下HCN与NH3的析出浓度进行了测试,并对HCN与NH3析出量与NOx转化率及燃尽率之间的关系进行了分析。试验结果表明：挥发分越高,煤粉粒径越小,HCN、NH3析出浓度越大。细颗粒煤粉更容易在高浓度下析出NH3,在低浓度下析出HCN,而粗颗粒煤粉情况正好相反。炉温越高,HCN析出量越低,NH3析出量越高,炉温700℃是HCN与NH3析出浓度发生显著变化的转折温度。在煤粉燃烧过程中,含氮化合物主要以HCN的形式析出。NOx转化率主要取决于NH3/HCN析出浓度比,煤粉的燃尽程度主要与HCN的析出特性有关。高浓度煤粉燃烧非常有利于抑制含氮化合物向NOx的转化。     

火电厂载汞煤灰的汞脱附现象研究

测量了3个电厂8种煤灰样品在自然环境和人工环境下重金属汞的气相释放特性。结果显示,重金属汞的气相释放与不同能级活性点分布和载汞体(煤灰)孔隙分布有关,可以按对数曲线归纳汞的脱附规律。实验还发现,影响金属汞脱附的因素还有飞灰含汞量和环境温度,前者的影响是随着飞灰含汞量增加,重金属汞的脱附按指数规律增加;后者的影响显示在不同季节汞的脱附速度不同。     

CO_2气氛对烟煤热解过程的影响

采用热重–傅里叶红外联用的方法研究徐州烟煤在Ar、N2和CO2气氛下的热解特性,考察CO2气氛下反应终温和升温速率对其失重和气体析出特性的影响。结果表明,CO2气氛对煤热解的影响主要在高温区,表现为对煤中碳酸盐分解的抑制作用和对煤焦的气化作用。反应终温900℃时,CO2气氛下CH4和C2H6的析出量较Ar和N2气氛下小,而CO析出量较大。CO2气氛下反应终温由700℃上升到1000℃,CH4和C2H6的析出量略有升高,CO析出量显著升高;升温速率提高,CH4、C2H6和CO析出量降低。     

煤粉无油二级直接点火燃烧器试验研究及数值模拟

为掌握煤粉无油二级直接点火燃烧器内部流动、燃烧特征，进行了试验和数值模拟。详细地分析了燃烧器内部速度场、煤粉颗粒浓度场和温度场，结果表明：在燃烧器第一级，其流动特征及煤粉颗粒浓度合理分布有利于加热管道对煤粉颗粒的点燃，点燃过程中加热管道的截向上有3种不同的温度分布；燃烧器第二级内部流动特征有利于气相的混合，第二级的火焰温度比第一级更高。最后把模拟结果同实验数据进行了对比分析。该文的分析结果对于煤粉无油二级直接点火燃烧器的现场运行及其优化设计都有一定的指导作用。     

氢镍电池陶瓷金属极柱封接温度曲线研究

进行了陶瓷金属封接极柱的真空封接实验。结果表明,产品的质量与温度曲线的升降温速率及封接温度与保温时间有关。采用慢升慢降的升降温速率,高于焊料流点温度T2℃的封接温度,3 h的保温时间等工艺参数的产品封接质量最好。