燃煤过程痕量元素动力学机理的研究进展

由于痕量元素在煤中的含量低微、检测困难,加之其原子量一般较大,可能的反应途径多,使得相关的反应机理研究难度极大。本文结合作者的研究成果,介绍了煤燃烧过程中痕量元素化学反应动力学的国内外研究进展,包括痕量元素化学动力学机理的建立;相关的典型实验、计算模拟及其实验验证、动力学机理模型的简化;痕量元素反应动力学机理的完善和发展,包括采用简单碰撞理论、活化络合物理论(亦称过渡态理论,或绝对反应速率理论)对痕量元素化学反应动力学机理的修正;最后指出煤燃烧过程中痕量元素动力学研究的若干方向是: (1)痕量元素反应动力学模型数据库的建立;(2)煤燃烧过程中,主量元素和次量元素的动力学机理的完善; (3)各痕量元素之间动力学研究的开展; (4)实际燃烧过程中痕量元素动力学行为的研究。     

秦巴山区娑罗子资源微量及重金属元素分析

微波消解系统处理秦巴山区各县区娑罗子样品,火焰原子吸收光谱法测定娑罗子中Ca、Mn、Cu、Zn、Fe、Mg6种微量元素的含量,石墨炉和氢化物法测定As、Pb和Cd3种重金属元素的含量。采用此方法回收率在97.06%—102.52%之间,相对标准偏差(RSD)小于1.76%。在秦巴山区10个采样点的娑罗子中均含有丰富的人体必需微量元素,比较各种元素含量,不同来源的样品存在差异。     

氧燃烧方式下痕量元素形态转化的试验和模拟研究

结合热重试验及XRF测量,采用化学热平衡分析方法对煤中易挥发的有毒痕量元素砷、铬、锑和汞在不同燃烧方式下的化学形态及分布进行了研究。计算表明,在常规燃烧方式下,痕量元素在400-1800 K的温度范围内容易蒸发,生成气相单质或氧化物。富氧燃烧条件下,高浓度的CO2(g)以及碳颗粒温度的降低在一定程度上会抑制痕量元素的蒸发,同时CO2(g)也会抑制痕量元素向气相次氧化物及单质的转化。     

氧燃烧方式下矿物质与重金属行为特征的研究

在沉降炉试验台上,进行空气气氛及O2/CO2气氛燃煤试验,通过X射线衍射分析和ICP-AES分析研究了不同气氛下煤灰中矿物质组成及痕量元素的挥发特性.并根据热力学多相平衡原理对矿物质与重金属在两种气氛下的挥发行为进行了计算和比较分析.结果表明,氧燃烧气氛下的矿物质组成与空气气氛下并无明显不同,矿物质元素的蒸发气化亦没有受到明显的影响,但在氧燃烧气氛下矿物质的晶相向非晶相的转化得到了较大改善,有可能使电站锅炉沉积得到缓解;氧燃烧气氛下灰中痕量元素相比空气气氛下在底灰中有明显的富集.     

CFD在燃煤细粒子凝聚过程中的应用

燃煤产生的细粒子富集了大量的有毒痕量元素,对大气环境和人类健康造成严重危害。本文针对燃煤细粒子的形成过程,在计算流体力学(CFD)的基础上,结合气溶胶动力学理论,模拟了烟气中细粒子在圆柱形流场中由于碰撞而凝聚的过程,并通过计算结果分析细粒子颗粒特征参量(速度、质量、直径和颗粒数目)随流场的变化趋势,为深入研究燃煤细粒子的形成演化机理提供理论基础。     

ICP-MS测定木薯生产副产物的矿质元素和有害重金属元素

木薯是我国广泛种植的热带作物,其块根富含淀粉,近年来常被用来生产燃料乙醇,是热门的生物质能源作物。木薯生产的同时产生了茎叶皮等大量副产物,长期以来被看成是废弃物,得不到充分的利用。木薯生产副产物含有很多营养成分,可以开发成高附加值的食品。采用ICP-MS技术对木薯生产副产物的矿质元素和有害重金属元素进行了研究,表明其含有丰富的人体必需矿质元素,大量元素的含量从高到低是K〉Ca〉P〉μg〉S〉Mn〉Zn〉Na〉Fe〉B〉Cu,尤其Fe,Mn,Zn和B含量达到10～800 μg·g^-1（DW,干重）,微量元素Mo,Co,Se和Ge的含量均在0.01～0.2 μg·g^-1（DW）。除了上述有益矿质元素以外,副产物中重金属元素含量均达到国家标准,只是茎皮中Pb含量稍微偏高,达到2.19 μg·g^-1（DW）。     

煤中痕量元素在低温燃烧下的分布规律

为了解流化床燃烧过程中痕量元素的分布与富集规律,以流化床燃煤过程为研究对象,在实验室的小型机理性试验台架上进行实验,研究了煤中痕量元素的排放特点。实验模拟流化床低温燃烧的特点, 6种典型煤分别在650℃、800℃、950℃三个工况下燃烧,分析得到Pb、Cr、Cd等痕量元素大部分留在灰中。Hg在灰中的富集规律不明显。     

氧燃烧方式下重金属Se挥发行为的研究

在氧燃烧方式和空气燃烧方式下对Se的氧化物及其与CaO的混合物进行了热重红外实验,通过TG、DTG、DSC以及X射线衍射分析考察了升温速率、气氛和矿物质对重金属Se在燃烧过程中挥发行为的影响。实验结果显示:氧燃烧气氛下se02的挥发率以及释放总量较之空气气氛发生了较大变化,氧燃烧气氛下,Se化合物的释放总量比空气气氛下低;在同一气氛下,钙硒比越大,钙的固硒效果越明显;升温速率对SeO2挥发的影响较小,主要在于加速或推迟其挥发;氧燃烧方式有助于抑制重金属Se的释放。     

石灰石对煤燃烧产生颗粒物及重金属影响实验研究

研究0.5 MW循环流化床实验台在混煤稳定燃烧条件下,烟尘颗粒分布规律及炉内投放石灰石对重金属排放的影响。加入石灰石后烟尘浓度从2.98增至5.04 g/Nm3,烟尘颗粒中位径从6.2增至10.1 μm。重金属在颗粒物上的分布规律显示半挥发性元素Pb和cd在小颗粒中的含量随粒径减小而增加,有在亚微米颗粒上富集的趋势。炉内高温燃烧过程中投放石灰石对重金属Hg,Cd,Pb,Ni,Cu有一定的吸附作用。     

热解条件对煤中微量元素挥发性影响的实验研究

针对神府、北宿煤,在箱式高温电阻炉和快速热解设备上进行了慢速、快速高温热解实验,采用ICP-MS法对实验样品进行了微量元素含量测定,计算了Se,As,Cd,Ga,Pb,Zn,Ba,Cr,Be,Ni,Sr,Hf等元素的挥发率.研究了高温制焦过程中有害微量元素的挥发性规律.在950～1400℃温度范围内,部分微量元素的挥发率随热解终温的升高而增大;神府煤慢速、快速热解过程中,元素的挥发性规律较相似;慢速升温热解时微量元素的挥发率较大.北宿煤变质程度高于神府煤,热解过程中微量元素的挥发性降低.     

混煤燃烧减少细微颗粒物生成的实验研究

本文将一种褐煤和一种烟煤进行不同混合比例(9∶1、7∶3、1∶1、3∶7和1∶9)和不同燃烧气氛(O2/N2和O2/CO2气氛)的沉降炉燃烧实验,采用低压撞击器(LPI)对燃烧生成的颗粒物进行收集,并对所收集的颗粒物开展生成浓度、元素组成等分析,研究了混煤燃烧减少细微颗粒物生成的作用机理及混煤比例、燃烧气氛对其的影响....     

基于绝热氧化的煤自燃倾向性鉴定研究

本文首先指出了我国现行的煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定法的不足之处,同时给出了煤自燃倾向性鉴定标准的基本原则。根据绝热氧化理论和绝热氧化方程,设计了相应绝热氧化实验装置。通过理论和实验研究,提出了能够反映煤自燃关键阶段,即低温氧化阶段动力学参数活化能E作为煤自燃倾向性鉴定指标,并测试了五个典型煤样的低温氧化活化能E,同时根据该指标对煤自燃倾向性等级进行了初步划分。最后,通过现场煤自燃发火期与煤物理吸附氧量和低温氧化活化能E的对比,对该指标的实用性和科学性进行了检验。     

旋流对煤粉燃烧NO排放影响的数值模拟

本文用基于HCN释放的简化Solomon模型的NO生成湍流反应的统一二阶矩代数模型(AUSM)和煤粉燃烧的双流体模型,对不同旋流数下煤粉燃烧器内两相流动,煤粉燃烧和NO生成进行了数值模拟。模拟结果和文献中实验结果符合很好。模拟结果指出,随着旋流数的增加,NO的排放先减少后增加,燃尽率先增加后减小,和气体燃烧中得到的规律类似。     

燃煤过程中多环芳烃污染物生成排放的影响因子研究

区分出影响燃煤过程中多环芳烃有机污染物生成排放的外因条件和内在因素。外因条件包括：锅炉燃烧温度及排烟温度;内在因素包括：炉前煤显微煤岩组成、挥发份及发热量。研究结果为煤燃烧有机污染控制提供了重要的基础信息和理论依据。