【摘 要】
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近年来,我国低热值煤(煤矸石、煤泥和洗中煤)电厂的装机量已达30000MW,其由于燃用高汞含量的低热值煤而成为人为汞排放源之一。目前有关低热值煤电厂汞迁移的基础研究和相关数据严重不足,制约了低热值煤电厂汞控制技术的发展,因此本论文对低热值煤燃烧过程中汞的迁移行为及基础理论进行了深入研究。采用逐级化学提取法、程序升温热解-元素汞检测系统(TPD-AFS)研究了低热值煤中汞的赋存形态与热稳定性。结果表
【基金项目】
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国家国家自然科学基金(41372350); 山西省青年科技研究基金(201701D221229);
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近年来,我国低热值煤(煤矸石、煤泥和洗中煤)电厂的装机量已达30000MW,其由于燃用高汞含量的低热值煤而成为人为汞排放源之一。目前有关低热值煤电厂汞迁移的基础研究和相关数据严重不足,制约了低热值煤电厂汞控制技术的发展,因此本论文对低热值煤燃烧过程中汞的迁移行为及基础理论进行了深入研究。采用逐级化学提取法、程序升温热解-元素汞检测系统(TPD-AFS)研究了低热值煤中汞的赋存形态与热稳定性。结果表明:低热值煤中均含有黄铁矿结合态汞、有机结合态汞、硅酸盐结合态汞和盐酸可溶态汞,其中黄铁矿结合态汞的含量最高,煤矸石和煤泥中各种形态汞的含量均高于原煤。盐酸可溶态汞及黄铁矿结合态汞在不同低热值煤中的热稳定性相似;有机结合态汞在不同低热值煤中的组成不同,其热稳定性不同;硅酸盐结合态汞在低热值煤热解过程中不能完全释放。对六个典型低热值煤电厂汞的迁移规律和排放因子进行了研究。结果表明:静电除尘器和布袋除尘器具有较高的脱汞效率,输出的汞大部分(58.83-88.00%)迁移在飞灰中;迁移到脱硫石膏中的汞比例<12%;最终排放到大气中的汞比例为10.32-40.86%。汞的平均排放因子为52.55μg/k W·h,高于常规燃煤电厂,归因于低热值煤的高汞含量和低发热量。通过管式炉系统,考查了不同层燃温度和气氛对低热值煤层燃过程中汞的动态逸出特征和释放率的影响。结果表明:三个低热值煤层燃过程中Hg~0的释放特征相似,但Hg~0的释放比例差异很大。随着反应温度升高,Hg~0瞬间释放强度增大,释放量逐渐降低。O2/CO2气氛下,Hg~0的释放峰与空气气氛下相似,但瞬间释放强度都不同程度的增高,峰的下降速率变小。结合气态汞吸附装置和TPD-AFS技术研究了低热值煤飞灰对Hg~0的吸附/氧化机理及影响因素。结果表明:N2气氛下,飞灰对Hg~0的主要吸附/氧化机理是Hg~0转化为Hg Cl2的非均相氧化反应。飞灰中未燃尽碳含量和比表面积对Hg~0的吸附/氧化起主要作用。Hg~0的吸附量随着入口汞浓度的增加而增大,吸附温度的增加而减小。N2、O2或CO2对Hg~0的吸附影响较小。
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