煤粉炉中痕量元素迁移影响因素的研究

采用Z-8200型原子吸收分光光度计和VF-320型X射线荧光光谱仪,定量测定了1台220t/h煤粉炉中原煤、底渣、飞灰中8种痕量元素的含量。基于改进的Meij相对富集系数,从底渣和飞灰两个方面,系统分析了温度、含氧量、飞灰粒径、痕量元素自身性质以及煤种特性迁移规律的影响。研究结果表明：炉膛温度升高能加快部分痕量元素的挥发;Cr和Mn在飞灰、废渣中含量相当,但两者相对富集系数明显不同;含氧量低并非促进所有痕量元素挥发;Pb、Cd、Zn、Cr在底渣和飞灰中含量并不一定都与各自的沸点成单一的关系;飞灰粒径越小,痕量元素富集系数越大,各痕量元素随飞灰粒径减小的变化趋势并不相同等。     

空煤比对煤气化过程中痕量元素迁移规律的影响

采用氢化物发生器和原子荧光光谱法联用(HG-AFS)和电感耦合等离子发射光谱法(ICP-AES),测定了常压流化床煤气化产物中As、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Mg、Ni、Hg、Pb、V、Se、Sr、Zn 14种痕量元素含量,分析了空煤比对痕量元素在气化产物中迁移规律的影响。结果表明：在旋风高温焦中,CA、Ni富集,As、Co、Cu、V、Se、Hg耗散;空煤比对Mn、Sr、Hg、Se、As影响不大;随着空煤比增加,Pb、Zn、Cu、Co、Ni的相时富集系数(REs)略微增加,Cd、Mg的REs减少;V、Cr在低空煤比条件下有较高的REs。在布袋低温焦中,Cd、As、Cu、Cr、Ni、Pb、Zn富集,Co、V、Se、Hg耗散;随着空煤比增加,Pb、Cu、Ni的REs增加;Cd、As、Cr、Se的REs减少。底渣中的Mn和Sr相对于高、低温焦而言有轻微的富集。随着空煤比增加,Cu、Zn在煤气中含量增加,Cr、Co、As、Hg在煤气中含量减小。     

煤中易挥发痕量元素赋存形态的分析方法及实验研究

讨论并比较了煤中痕量元素赋存形态的分析方法及其应用范围，应用逐级化学提取法对3种典型煤进行浸提，根据易挥发痕量元素不同形态的溶解度，将煤中砷、汞、硒分为可交换态、硫化物结合态、有机物结合态和残渣态。结果表明，砷在煤中主要以硫化物结合态存在，汞在煤中主要以硫化物结合态和残渣态存在，硒赋存在硫化物、有机物和残渣态中，不同煤种中易挥发痕量元素各种形态的分布不同，应用浮沉法将煤按不同密度分级后，分别测定了各级煤粉中砷、汞含量，表明砷、汞主要存在于煤的矿物质中。     

部分痕量元素在油页岩中的富集特性及挥发行为

选取吉林桦甸、广东茂名、吉林汪清、辽宁大平4个矿区的油页岩为研究对象,用电感耦合等离子发射光谱技术和原子荧光技术对油页岩中14种痕量元素的含量进行了测定.结果表明,油页岩中的痕量元素含量明显高于中国煤中对应元素的平均含量,特别是Mn、P、Ti.与国外煤相比,痕量元素As、Mn、Zn、V、Cu和Cr在我国桦甸油页岩中表现出高含量特性.与地壳丰度相比,油页岩中痕量元素具有比较明显的富集亲硫元素、贫亲铁和亲石元素的特征.同时,研究了燃烧温度对油页岩中痕量元素的挥发行为的影响.结果表明:所研究元素的挥发性均随燃烧温度的升高而增大,其中As、Pb和Zn表现出较强的挥发行为,茂名油页岩中的痕量元素在燃烧过程中表现出较高的稳定性.     

锅炉燃煤方式对痕量元素分布的影响

综述了目前国内外锅炉燃烧方式对痕量元素分布的影响。测定了我国5台不同炉型和容量的工业锅炉底灰和飞灰中痕量元素的分布情况,结果表明：流化床燃烧时煤中痕量挥发性元素的蒸发较大;不易挥发痕量元素的分布不受炉型的影响;工业锅炉容量增大时,痕量元素在细颗粒上富集;飞灰颗粒越小,富集越多。     

燃煤过程中易挥发有毒痕量元素的相互作用

采用化学热平衡分析方法研究了煤中最易挥发的有毒痕量元素汞、砷和硒在煤燃烧过程中的化学形态及分布,着重考虑了痕量元素和氯元素之间、多种痕量元素之间的相互作用.在300～2000K温度范围内,考察了痕量元素在还原性气氛和氧化性气氛的烟气中的化学形态和物理相.结果发现,在燃煤过程中,汞、硒、砷三种痕量元素的挥发性大小依次为汞＞硒＞砷;氯元素能大大增强汞的蒸发,而对硒和砷的蒸发影响不大.     

燃烧时间对煤粉生成的一次颗粒物特性的影响

实验室条件下,将取样枪与8级Andersen粒子撞击器联用,分别在沉降炉内炉管的100 cm、60cm和45 cm处(代表不同的燃烧时间)采集煤粉燃烧后的一次颗粒物并做分析,研究燃烧时间对煤粉生成的一次颗粒物特性的影响.一次颗粒物的粒度分布表明,燃烧时间越长,生成的粒径较小的颗粒物的量越多.PM,的排放量随燃烧时间增长而增大.SEM结果显示燃烧时间短,颗粒物破碎程度较小.成分分析表明,特定煤粉在不同燃烧时间后生成的总灰中,主要组分的含量变化不大,且亚微米颗粒物的成分与超微米颗粒物成分不同.ICP-AES分析结果表明,Pb和Zn的蒸发过程受燃烧时间的影响较小,而Cu和Ni的蒸发受燃烧时间的影响较大,揭示了元素熔点与富集特性的规律.     

O2/CO2气氛下痕量元素迁移特性试验研究

在管式炉上进行徐州烟煤的燃烧试验,采用电感耦合等离子体光谱质谱联用仪(ICP-MS)对燃烧剩余灰渣进行测定.研究了不同温度和不同燃烧气氛(空气气氛和O2/CO2气氛)下痕量元素的迁移特性.结果表明,煤燃烧过程中,痕量元素Cr、Mn、Ni、Zn、Cd、Pb在灰渣中富集,As挥发率达70%以上.随着温度的升高,大部分痕量元素在灰渣中的含量降低,Mn、Ni、Cr在灰渣中的含量相对比较稳定.O2/CO2气氛下,各元素随温度的变化趋势并未受到影响,但整体上O2/CO2气氛下各痕量元素在灰渣中的含量要大于空气气氛下的,随着温度的升高,O2/CO2气氛和空气气氛下痕量元素在灰渣中的含量越来越接近,说明燃烧气氛对痕量元素迁移的影响随温度升高而减弱.     

油页岩热解过程中部分重金属元素的挥发动力学研究

以桦甸油页岩为试样,研究了油页岩在热解过程中重金属元素的挥发规律,并对油页岩中重金属元素的挥发动力学机理进行了分析.结果表明：随着热解温度的升高,重金属挥发率变化情况基本相似,其热解过程迁移曲线均呈现S形状,Weibull函数能够很好地描述重金属元素在油页岩热解过程中的挥发行为;在油页岩热解过程中,重金属元素挥发动力学活化能E处于30~130kJ/mol;各重金属元素迁移的频率因子相对较低,均不高于1×107min-1.活化能E和频率因子A之间呈线性关系;初始热解温度低的元素其挥发活化能也较低.     

煤燃烧过程中痕量元素As_Cd_Cr释放特性实验研究

主要研究以As、Cd、Cr为代表的痕量重金属在煤加热过程中的释放机理,因其挥发性将直接影响其对大气的排放量。试验表明,痕量元素的释放不仅与元素的物理化学性质有关,而且与元素在煤中的浓度和赋予的形态及燃烧工况等因素有关。As主要以硫化物形态存在,而且其熔点和沸点较低,故As最易挥发;而Cr主要以无机物形态存在,熔点和沸点又高,故最难挥发;而Cd介于二者之间,故挥发性As>Cd>Cr。试验证明随着温度升高,各元素的挥发率也逐渐升高,而且As Cd>Cr。     

梅山矿区煤中微量元素分布规律和赋存状态分析

对梅山矿区煤灰的化学成分、微量元素分布及煤灰的岩石学特征等进行了详细研究,并讨论了微量元素与三态硫、挥发分的相关性.研究结果表明,梅山矿区煤为中低磷煤,煤中U元素的含量低于地壳中的平均含量,煤中Ge和Ga的含量略高于地壳中的平均含量.煤中微量元素的赋存状态对煤炭的加工利用和燃烧工艺起着重要作用,并能为其成因提供相关地质...     

汽煤比对煤气化过程中微量元素迁移规律的影响研究

采用氢化物发生器和原子荧光光谱法联用 (HG -AFS)和电感耦合等离子发射光谱法 (ICP -AES) ,测定了常压流化床煤气化产物中As、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Mg、Ni、Hg、Pb、V、Se、Sr、Zn 1 4种微量元素含量 ,分析了汽煤比对微量元素在气化产物中迁移规律的影响。结果表明 :随着汽煤比增加 ,在旋风高温焦中Co、Cu的相对富集系数 (REs)先减小再增加 ;Cd、Ni的REs先增加再减小 ;Pb、Zn的REs减小 ;Cr、Mn、Mg、V和Sr的REs受汽煤比的影响很小 ;易挥发性元素As、Hg、Se的REs在高汽煤比条件下略微有上扬的趋势。随着汽煤比增加 ,在布袋低温焦中Cd、Co、Cu、Ni的REs先增加后减小 ;As、Hg、Pb、Se、Zn的REs减小。底渣中易挥发性元素As、Hg、Se的REs受汽煤比的影响不及部分挥发性元素Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn那么明显。随着汽煤比增加 ,在煤气中As、Cr、Zn的含量减小 ,Co、Cu的含量先增加后减小。     

煤气化过程中微量元素挥发动力学

煤气化过程中,与矿物质有关的微量元素挥发时包含3个连续步骤:微量元素在熔化的矿物质内部质量扩散;微量元素在矿物质熔化表面挥发,以及逆反应凝聚过程;气态微量元素在灰尘中扩散.不同微量元素的挥发过程由上述3个不同步骤控制.数学模型计算结果表明,饱和蒸气压力较小的元素(如Co、Cr、Cu、Mn、Ni、V、Sr、Mg和Pb等)挥发速率常数主要由熔融矿物质表面微量元素挥发和熔融矿物质内微量元素质量扩散共同控制;饱和蒸气压力较大的元素(如As、Cd、Hg、Se、Zn等)挥发速率常数由熔融矿物质内微量元素质量扩散所控制;气化温度对微量元素挥发速率影响很大;所有微量元素挥发速率常数随着气化温度的增加而增加;元素的饱和蒸气压力越大,气化温度对其挥发速率影响也越明显.     

循环流化床煤燃烧产物中微量元素分布特征

利用清华大学小型循环流化床对黔西南坑硫煤进行燃烧实验，研究循环流化床燃烧过程中煤中微量元素在燃烧产物中的重新配置和对环境的影响，以及固硫添加剂对煤中部分有害微量元素排放的控制作用，结果表明，循环流化床灰中，As、Sb、Pb、Cu、Be与Zn等在细粒灰中富集，Pb、As、Sb、Se、Th、Ni与Cr等在磁性灰中富集。除尘器后烟道灰中富集Zn、As、P、Ni、Cr、Mo、Be、Pb、Th、Hg与F等，而Nb、Rb与Zr等明显亏损。在煤中加入固硫添加剂燃烧后比较发现，As、Se、Sg与Zn等在细粒流化床灰中富集能力降低，As、Se、Li、Be、Mo、Cr、Co与Ni等在除尘器后烟道灰中含量降低，烟道喷淋水中Cu、Zn、Cr、Pb、Co、Ni、F与Se等的含量降低。循环流化床燃烧过程中，固硫添加剂不仅降低SO2的排放，而且对部分有害微量元素（As、Se、Be、Cr、Co、Ni、Pb、Zn与F等）的排放有一定的控制作用。