煤矸石及煤泥燃烧过程重金属排放特性

煤矸石和煤泥是煤炭分选和开采过程中产生的固体废弃物,大量煤矸石、煤泥的堆存会产生一系列的环境和生态问题。燃烧发电是煤矸石、煤泥资源化利用的主要途径之一。煤矸石和煤泥中均含有一定量的重金属元素,如Hg、As、Pb等。在燃烧过程中这些有害元素的释放造成严重环境危害,因此研究煤矸石及煤泥燃烧过程重金属的排放特性意义重大。为考察煤矸石及煤泥在富氧气氛和空气气氛下燃烧时重金属的排放特性,研究了不同温度下平朔煤矸石和煤泥在O_2/CO_2气氛和空气气氛下燃烧时,As、Hg、Pb和Se的排放特性。采用Hydra-II测汞仪测量煤矸石、煤泥和灰中的Hg含量,采用ICP-AES测量煤矸石、煤泥和灰中的As、Pb和Se含量。研究结果表明,煤矸石及煤泥燃烧过程中,燃烧温度在500～1 000℃、O_2体积分数在20%～40%时,随着温度和O_2体积分数升高,煤矸石、煤泥的成灰比例降低。此外,煤矸石在O_2/CO_2气氛下燃烧时,随温度和O_2体积分数提高,As、Hg、Pb和Se在燃烧烟气中的占比升高,燃烧后所得灰占比降低。煤泥在O_2/CO_2气氛下燃烧时,随燃烧温度的升高,As、Hg、Pb更容易挥发到气相中;煤泥在空气气氛下燃烧时,As、Hg、Pb在烟气中的占比略高于相同温度、O_2/CO_2气氛下O_2体积分数为20%时的比例。     

煤泥催化燃烧时SO2和NOx的排放特性

利用固定床反应器在500℃～1 000℃下对煤泥进行燃烧实验,考察煤泥中分别添加麦饭石(MS)为载体的钼基催化剂(Mo/MS)和添加HZSM-5为载体的钼基催化剂(Mo/HZSM-5)燃烧时的燃烧特性及SO_2和NO_x排放特性,并利用SEM和XRD等对煤泥燃烧后的灰样进行了分析表征。结果表明:添加Mo/MS和Mo/HZSM-5使煤泥更容易着火且煤泥燃烧速率加快,其中添加Mo/HZSM-5效果更好一些。添加Mo/MS和Mo/HZSM-5催化剂都可以抑制煤泥燃烧时SO_2的释放;也可以抑制煤泥燃烧时NO_x的释放,缩短NO_x释放时间。SEM分析表明煤泥中添加Mo/HZSM-5和Mo/MS燃烧后灰的表面会形成孔隙丰富的絮状物,且灰表面的疏松度随着温度的升高而增大。XRD分析表明煤泥在800℃～900℃燃烧时添加Mo/MS和Mo/HZSM-5均可以促进莫来石(Al_6Si_2O_(13))和白钨矿(CaMoO_4)的生成,燃烧后灰中的主要矿物质有石英、方解石、高岭土、赤铁矿、莫来石和白钨矿。     

田庄选煤厂分选产品燃烧过程中汞的释放规律

通常煤中含有0.1×10-6～0.15×10-6的汞,在燃烧和气化过程中被排放到空气中.由于其高挥发性和毒性,特别是会对神经系统造成影响,所以成为人们关注的一种重要的重金属元素.对河南省田庄选煤厂的一种T煤进行了分选,根据分选产品的TGA和DTG曲线分析了煤样的燃烧特性,通过对不同温度段元素汞和氧化态汞的采集和测定,研究了不同分选产品的汞释放行为.结果表明,末原煤、末中煤和末精煤具有相似的燃烧和汞释放行为.烟气中元素汞的含量大于氧化态汞的含量.通过物理分选,煤样中部分无机汞可以被富集到重产品中.     

燃煤电厂汞排放与控制技术研究进展

燃煤锅炉排放的汞已成为我国最大的人为汞排放污染源。汞具有神经剧毒性、大气迁移性和生物累积性等特征,对自然环境和人类健康构成严重危害,已在全球范围内引起广泛关注。目前我国燃煤电厂汞排放控制主要采用现有污染物控制装置(APCDs)的协同脱汞技术。随着我国燃煤电厂"近零排放"目标的实施,烟气汞排放浓度、灰渣和废水汞含量的排放限值将日趋严格。笔者首先概述了当前我国燃煤电厂汞污染物大气排放标准快速更新的现状,指出应对日趋严格的汞排放限值需要对燃煤锅炉系统进行深度脱汞。然后介绍了烟气汞浓度检测技术的发展,以应对大气汞排放浓度的监测和监管。第三,综述了燃煤脱汞技术,详述了APCDs协同脱汞、烟气喷射吸附剂脱汞技术的研究进展,指出了新型脱汞吸附剂的研发趋势。第四,论述了我国燃煤电厂正在实施的超低排放改造对汞减排的效果。最后,针对目前燃煤电厂脱汞技术存在的问题,提出前瞻性的脱汞研究课题,以期对燃煤电厂实现"汞零排放"和副产物中汞的稳定化提供科学参考。     

煤泥型煤燃烧特性的实验研究

以5种煤泥型煤为原料进行燃烧实验,研究煤泥型煤的燃烧特性及影响因素.结果表明,成型过程及黏结剂等对煤泥的燃烧性能基本无影响;煤泥型煤燃烧初期主要为挥发分的析出和燃烧,火焰旺盛火力强;型煤中后期燃烧为焦炭的燃烧,燃烧由型煤表面不断深入内部进行,氧气要扩散到焦炭表面会受到灰壳及其内部产生的挥发分和燃烧产物等扩散阻力.型煤挥发分越高,灰分越低,其燃烧速率越大,且易于燃尽.     

高汞煤燃烧过程中汞的析出规律试验研究

针对3种中国典型的高汞煤,利用马弗炉和管式试验炉进行了燃烧温度、燃烧时间等条件因素影响燃煤汞的析出及形态迁移转化的试验研究。研究表明,燃烧条件下加热时间对典型高汞煤中汞的析出率的影响不明显;高汞煤燃烧后,煤中汞在很短时间内即以气态方式进入烟气,并主要以二价汞(Hg2 )和零价汞(Hg0)形式存在,其形态分布与燃烧温度和煤种有关;随着燃烧温度的升高,烟气中的二价汞含量有逐渐升高和零价汞含量逐渐降低的趋势。     

浅谈高灰洗煤泥制浆及燃烧应用

本文提出了利用高灰洗煤泥制浆及燃烧应用的工艺方法,并对其技术经济性进行了分析,同时指出了制浆及燃烧应用中应重视和解决的问题。     

国内外水泥熟料生产过程汞排放研究

本文总结了国内外水泥熟料生产过程原燃材料汞输入、汞迁移与汞排放的研究,总结了熟料生产过程汞迁移规律。结果表明,水泥生产过程原燃料中汞含量地区之间差别大,即使同一地区,不同批次之间也存在较大波动,其中石灰石中汞含量集中在0.028~0.043 mg/kg,燃煤中汞含量集中在0.130~0.200 mg/kg。综合汞迁移的研究,生料磨、煤磨、收尘粉尘对汞的吸附效率因设备、工况、来源输入等变化而不断波动,其综合累积吸附效率大于50%。世界汞排放因子为0.006~0.133 mg/kg,平均为0.077 mg/kg;我国汞排放因子为0.003~0.119 mg/kg,主要集中在0.040~0.080 mg/kg。     

SO2改性高硫石油焦脱汞实验研究

以SO₂为活性气体对3种不同的原始高硫石油焦进行活化形成高硫石油焦样品。采用比表面积及孔隙度分析仪、X射线光电子能谱分析和元素分析等仪器和方法研究样品的物理化学性质,在固定床实验装置上对样品的脱汞能力进行实验研究。结果表明,用SO₂气体改性石油焦的过程是一个有效的载硫过程;经过SO₂改性后的高硫石油焦表面负载有大量有机硫（噻吩）,具有较强的脱汞能力;高硫石油焦表面的含硫量和硫形态对其吸附脱汞能力有很大影响,高硫石油焦表面的微孔结构和微观形貌也在一定程度上影响其脱汞能力;在一定温度范围内随着吸附温度的降低,改性高硫石油焦的Hg⁰穿透率呈下降趋势,即汞脱除性能不断增强。     

煤泥水浓度偏高原因分析及处理技术

煤泥水浓度是影响脱介效果和精煤产品质量的重要因素,在指导分选生产中起着重要作用。以山西焦煤西山煤电屯兰选煤厂煤泥水浓度偏高情况为例,分析了高频筛回收效果差、絮凝剂添加不科学、浓缩机溢流大、重介系统筛板、筛篮跑粗等因素是影响煤泥水浓度偏大的主要原因。针对上述问题提出控制浓缩机溢流电流在280~310 A,絮凝剂配制成0.1%溶液;降低设备底煤厚度等技术方案。改造后,选煤厂煤泥水质量浓度低于13 g/L,提高产品产率,实现节能降耗,提高选煤厂的效率。     

钙基固硫剂在煤泥燃烧中的变化及固硫效果研究

为降低煤泥燃烧过程SO_2排放,以煤泥为原料,分别利用X射线衍射仪(XRD)和电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)分析煤灰中矿物组成和化学组成,研究了2种钙基固硫剂(CaCO_3、CaO)在煤泥燃烧过程中的演变行为和不同条件下的固硫效果。结果表明,当燃烧温度低于820℃时,2种固硫剂在燃烧过程中均主要转化为硬石膏和石灰,不与煤泥中的矿物质发生反应。当燃烧温度高于820℃时,固硫剂转化为硬石膏和生石灰,而生石灰又与煤灰中的SiO_2和Al_2O_3反应生成了钙黄长石。当燃烧温度超过1 000℃时,部分固硫产物CaSO_4发生分解,导致固硫率降低。煤泥和固硫剂混合制备成型煤,能够显著提高固硫效果。     

煤泥水处理药剂的探索与实践

介绍了金鸡岩洗选厂工艺流程。通过对原煤性质的分析,说明入洗煤质极度恶化,为煤泥水处理带来困难。通过对煤泥水处理药剂的实验室及工业试验研究,确定了适合煤质现状的药剂组合,使高灰细粒煤泥得到快速有效沉降,达到了降低药剂用量和提高煤泥回收率的目的。     

煤泥干燥与泵送技术对煤泥燃烧发电的影响

阐述了煤泥干燥脱水与煤泥管道泵送2种煤泥处理技术的优缺点,对比分析2种工艺对煤泥燃烧发电的影响,得出煤泥干燥后与原煤掺混入炉燃烧的处理方式不适用于煤泥综合利用电厂,而煤泥管道泵送技术是发展煤泥燃烧发电的必要环节,且日趋向大容量循环流化床锅炉大比例掺烧煤泥方向发展。     

微型流化床内松木屑和煤泥等温混合热解特性

采用微型流化床反应器对松木屑和煤泥的等温混合热解气体释放行为进行实验研究。探讨不同温度和掺混比例对CH₄、CO、CO₂与H₂释放特性的影响,并通过模型配合法求解其动力学参数,研究松木屑和煤泥混合热解过程的相互作用。通过FT-IR检测发现煤泥的主要成分为含有C-O和C==O键的芳香化合物,松木屑则以带-OH键的长链脂肪烃为主。在等温稳定反应阶段,松木屑热解气体生成速率高于煤泥,随着生物质掺入比例的不断提高,混合原料气体生成反应速率亦呈现不同程度的增加。利用模型积分法求解了松木屑、煤泥及其混合物热解气体生成动力学参数,并通过实验值和计算值对比筛选出了最概然机理函数。通过活化能对比发现,混合热解对4种气体组分生成具有不同的影响作用,其中CO实验活化能明显低于计算值,表现为二者协同作用利于CO的生成释放;对H₂而言,在75%混合比例条件下,混合反应导致其生成活化能呈现协同负效应,使得活化能实验值明显高于计算值;相较而言,CH₄在混合热解过程影响相对较弱,并呈现小幅度的协同负效应,而CO₂的生成特性则受混合比例的影响较为明显。     

煤泥制备陶粒滤料的研究

研究了煤泥烧制陶粒滤料的制备工艺,分析了制备过程中预热温度、预热时间、焙烧温度、焙烧时间对陶粒性能的影响,并对煤泥陶粒的膨胀机理进行了探讨。研究结果表明,在最佳工艺条件下制备的陶粒比表面积35.337 m2/g,堆积密度586kg/m3,吸水率48.89%,容重1 023.45 kg/m3,空隙率56%,盐酸可溶率0.54%。     

热风和微波干燥对煤泥品质的影响

采用热风和微波两种方式对煤泥进行干燥处理,从主要组分、燃烧特性和水分复吸特性等方面对煤泥干燥产品进行了分析。通过工业分析对比了干燥前后煤泥主要组分的变化,发现两种煤泥干燥过程中煤泥的挥发分、灰分和固定碳含量没有明显变化。采用热重分析研究了原煤泥和两种煤泥干燥产品的燃烧特性,发现除了失水阶段,3种煤泥样品的热重曲线没有较大差异,3种样品的燃烧特性指数十分接近。最后探究了两种干燥方式下煤泥干燥产品的水分复吸特性,发现环境湿度和煤泥含水率对水分复吸特性有显著影响,而干燥方式对水分复吸特性影响并不明显。     

次烟煤与高硫焦煤共热解相互影响及动力学研究

为了研究次烟煤与高硫焦煤共热解过程中的相互作用,选取资源相对丰富的水峪高硫焦煤(SC)作为主炼焦煤样,伊宁次烟煤(YC)为配入煤样,通过热重分析技术对2种煤样及其不同配比混煤的热解行为进行了研究,并通过计算动力学参数分析热解过程的动力学特性。结果表明,由于变质程度的不同,煤样SC和YC单独热解的行为差异明显;混煤共热解的失重率随着YC掺入比例的增加而增大,但共热解行为并非SC和YC热解特性的简单加和。动力学分析表明,2种煤及其混煤在不同热解反应阶段的动力学参数不同,各热解阶段的活化能和指前因子数值的大小顺序均随YC掺入比例的增加呈规律性变化,但并非单种煤热解活化能和指前因子数值的简单加权平均,混煤的热解行为是2种原煤相互作用的结果。