无烟煤中碘燃烧释放和转化行为研究

采用逐级化学提取法研究无烟煤及其不同温度燃烧产物中碘的各种赋存状态;以小型管式炉模拟煤燃烧装置,考察了加热温度、加热时间、O_2流量以及通入水蒸气对无烟煤中不同形态碘燃烧释放影响及其机理。结果表明,无烟煤中碘主要以有机结合态、铁锰氧化物结合态和水溶态形式存在。加热温度对碘释放和转化有明显影响,碘释放率随温度升高而增加,500-900℃是碘释放的主要阶段。其中,700℃以前,水溶态、离子交换态和有机结合态碘大部分释放,小部分转化为碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和残留态碘;铁锰氧化物结合态碘主要在700-900℃释放,部分残留态碘在1 100℃前也可释放。无烟煤中碘释放率随燃烧时间延长和O_2流量增大而增大,水蒸气的参与能明显促进碘的释放。在1 100℃、通入水蒸气、O_2流量120 m L/min、燃烧20 min时,93.8%-95.9%碘主要以HI和I_2释放。     

煤燃烧过程中氟析出特性与生成机理

通过建立的固定床管式炉煤燃烧氟析出试验装置，研究了煤燃烧过程中气态氟的排放特性，并根据燃煤氟析出等温动力学实验建立了气态氟生成动力学模型。结果表明：氟析出率随燃烧温度的升高而逐渐增加，煤中氟在300 ℃～400 ℃开始析出，500 ℃～1 100 ℃为主要析出温度范围；氟析出率随煤在炉内停留时间的增加而增加，但前5 min为主要析出阶段；炉内还原性气氛对氟析出有一定的影响；氟析出率与煤中氟赋存形态和含氟量有关。燃煤过程中氟析出过程可用一级反应动力学描述，反应活化能E和频率因子A依赖于煤中氟的赋存形态和氟化物的热稳定性。不同煤种E为28.0 kJ·mol－1～65.1 kJ·mol－1，A为12.5 min－1～46.0 min－1。     

煤燃烧过程中SO2,NO的逸出规律研究

研究了脱灰煤、负载ＦｅＣｌ３煤及几种没变质程度的原煤在程序升温燃烧过程中ＳＯ２、ＮＯ的逸出规律，结果表明：ＦｅＣｌ３对煤中某些有机硫的逸出有抑制作用，同时使ＮＯ的逸出总量大大降低；不同曙速率对ＳＯ２、ＮＯ的逸出峰型基本没有影响，但低的升温速度线下ＳＯ２、ＮＯ能够在较低的温度下逸出。     

煤中微量元素在燃烧过程中的变化

在分析微量元素燃烧过程中迁移变化机理的基础上,对电厂用煤和煤灰进行了采样测试,分析了电厂燃煤过程中微量元素的析出变化及在各种灰中的分布富集规律,同时用五个不同的温度段分别对煤进行了燃烧实验,研究了在不同温度下,微量元素从煤中析出的浓度和析出率,通过实验分析,。多数有害微量元素在飞灰中的富集浓度高于其它灰中,燃烧时温度的高低是影响微量的高低是影响微量元素迁移析出的重要因素,温度越高,有害微量元素析出率相对越大。     

有机钙作用下褐煤SO2、NO析出及燃烧特性

在管式炉上研究了醋酸调制白云石产物、醋酸钙、丙酸钙等有机钙作用下龙口褐煤燃烧时SO₂、NO的析出特性,并在热分析系统上考察了相应的燃烧特性。合适的工况条件下有机钙能有效抑制SO₂、NO的析出。在973~1 273 K下,有机钙均能有效抑制SO₂的析出,而当温度继续升高,除醋酸钙外,其他有机钙抑制效果下降。在973~1 173 K时,有机钙促进了NO的析出,而当温度高于1 173 K时,醋酸钙和丙酸钙的抑制效果明显。随着钙硫比的增加,有机钙对SO₂、NO抑制效果普遍增强,而醋酸调制白云石产物在钙硫比为2.0~2.5时却促进NO的析出。当钙硫比为2.0时,褐煤着火性能明显提高,着火点降低10~33 K,但其燃尽时间稍有延长。     

高挥发分烟煤的热解、燃烧特性研究

采用固定床热解反应器、热解 红外联用仪 (Py FTIR)和热重分析仪 ,考察了高挥发分烟煤的热解、燃烧特性 ,实验结果表明 ,高挥发分烟煤在热解过程中放出大量烃类气体 ,从燃烧试验看 ,明显分为热解段和燃烧段 ,且热解段挥发分的释放非常迅速 ,从而揭示出高挥发分烟煤燃烧过程中产生大量黑烟的原因。     

生物质混煤燃烧过程中钾的迁移转化规律

通过将稻秆和褐煤混燃,研究了燃烧温度以及生物质掺混比例对于混燃过程中K的释放、灰样中K的赋存形式以及矿物质变化的影响。研究表明,燃烧温度对于混合燃料中K的释放影响显著。在600-750℃时,随着温度升高,水溶性K和醋酸铵溶性K大量释放到气相,使得K的释放速率较快;而当温度在750-850℃时,水溶性K和醋酸铵溶性K开始大量地转化为其他形式的K而被固定在灰样中,使得K的释放速率变得缓慢;当温度高于850℃时,随着温度升高,盐酸溶性K的分解导致K释放速率重新增大。通过XRD分析发现,灰样中水溶性K主要以KCl的形式存在,K₂SO₄的生成同时受到原料中K的含量和S/Cl比值两个因素的共同影响,原料中K的含量越高,且S/Cl比值越大,越会促进K₂SO₄的生成。同时也发现生物质和煤混燃时存在协同作用,煤中Al、Si等元素会和生物质中的K反应生成碱性硅铝酸盐,从而导致更多K留在灰烬中。     

生物质混煤燃烧过程中钾的迁移转化规律

通过将稻秆和褐煤混燃，研究了燃烧温度以及生物质掺混比例对于混燃过程中K的释放、灰样中K的赋存形式以及矿物质变化的影响。研究表明，燃烧温度对于混合燃料中K的释放影响显著。在600-750℃时，随着温度升高，水溶性K和醋酸铵溶性K大量释放到气相，使得K的释放速率较快；而当温度在750-850℃时，水溶性K和醋酸铵溶性K开始大量地转化为其他形式的K而被固定在灰样中，使得K的释放速率变得缓慢；当温度高于850℃时，随着温度升高，盐酸溶性K的分解导致K释放速率重新增大。通过XRD分析发现，灰样中水溶性K主要以KCl的形式存在，K₂SO₄的生成同时受到原料中K的含量和S/Cl比值两个因素的共同影响，原料中K的含量越高，且S/Cl比值越大，越会促进K₂SO₄的生成。同时也发现生物质和煤混燃时存在协同作用，煤中Al、Si等元素会和生物质中的K反应生成碱性硅铝酸盐，从而导致更多K留在灰烬中。     

PVC化学链燃烧过程中二噁英生成研究

制备了负载硅溶胶的CaSO₄载氧体,并对其与CH₄、CO和H₂的反应特性进行了研究表征。采用管式炉实验系统,对PVC在基于CaSO₄载氧体的化学链燃烧和空气燃烧两种方式下,二噁英的生成特性进行了实验研究。结果表明,负载了硅溶胶的CaSO₄载氧体与CH₄、CO和H₂反应均接近完全转化,其中,与CH₄和H₂的反应时间显著短于CO。采用化学链燃烧方式可有效抑制PVC燃烧过程二噁英的生成,其生成量和毒性当量分别由空气燃烧中的34 172.5 pg/g及732.8 pg(I-TEQ)/g降到化学链燃烧的2 270.9 pg/g及290.2 pg(I-TEQ)/g,这主要是因为化学链燃烧过程中燃料与O₂不直接接触,显著减少了大分子碳结构的氧化断裂以及HCl向Cl₂的转化,从而抑制了二噁英的低温从头合成反应和前驱物生成反应。     

RDF流化床燃烧过程NOx生成比较研究

随着中国经济的迅速发展和城市化进程的加快,由此带来的负作用凸现：各种资源的消耗不断增加;同时这种传统的高消耗、低产出、高污染的经济发展带来的环境污染也非常严重。据不完全统计,2003年中国城市生活垃圾总量为1．9亿t,并以每年8％～10％的速度递增,对垃圾进行简单填埋、焚烧不但污染土壤和地下水,     

分解炉内CO2浓度对煤焦燃烧NO释放的影响

利用高温气固悬浮实验台对水泥行业中两种典型煤焦在不同CO₂浓度下燃烧时NO的释放特性进行了实验研究,考察了不同CO₂浓度气氛下,温度变化和添加生料对煤焦炭氮向NO转化的影响。研究结果表明,随着气氛中CO₂浓度的升高,煤焦燃烧时NO的释放速率减小,体积浓度的峰值降低,焦炭氮转化为NO的转化率下降。水泥生料对焦炭氮向NO的转化具有正催化作用;温度升高也会促进焦炭氮向NO的转化。但随着气氛中CO₂浓度的升高,升高温度和添加生料对焦炭氮向NO转化的促进作用相对减弱。     

Ca-Fe-Ce系催化剂对无烟煤燃烧的影响

利用热天平研究了Ca-Fe-Ce系催化剂对无烟煤燃烧特性的影响。结果表明,复合催化剂中各个组分之间具有一定的协同作用,其催化效果优于单一催化剂。升温速率、分散程度、燃烧气氛等因素对催化无烟煤燃烧特性具有明显的影响：升温速率越快,催化燃烧时燃点降低得越多;催化效果随着催化剂在煤粉分散程度的增加而增加;氧气浓度越大,催化剂使煤的燃点降低越明显。     

煤在不同O2/CO2气氛下燃烧硫析出特性研究

研究了煤在不同氧体积分数、混有CO2气氛下燃烧硫析出特性，结果表明，煤在低氧、混有CO2气氛下燃烧，SO2和H2S析出速率曲线均呈现双峰结构，H2S析出率明显增大，硫析出时间延长；在高氧气氛下，SO2和H2S析出速率曲线均呈现单峰结构，硫析出时间缩短。煤在低氧体积分数、混有CO2气氛下燃烧能够改善煤灰自固硫能力，降低硫的最终析出率；煤在高氧体积分数、混有少量CO2气氛下燃烧与空气气氛下燃烧相比，硫的最终析出率无明显变化。     

燃烧放热对准东煤成灰过程中钠盐释放的影响

选取典型的准东煤五彩湾煤为研究对象,在马弗炉内制备400-1200℃的燃烧灰和再热灰,采用K型热电偶测量燃烧过程中样品表面温度,通过XRF、XRD分析获得灰的成分和结晶形式,取部分灰样逐级萃取,通过微波消解及电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS),获得灰中钠的赋存特性。结果表明,燃烧和再热灰在成分和晶体形式上差异显著,再热灰钠含量明显高于燃烧灰且灰熔点偏低;随着温度升高灰中钠盐总量明显减少,其中,水溶钠、醋酸铵溶钠迅速减少,而盐酸溶钠含量先增加后减少,不可溶钠增加,释放的钠以可溶钠为主;加热温度和时间影响钠的释放,燃烧反应放热导致煤粉表面温度超过环境温度200℃以上,是钠盐过多释放的主要原因。     

生物质高级再燃脱硝的影响因素与元素释放特性

以稻壳(RH)、梧桐叶(PTL)和木屑(SD)为对象,利用携带流脱硝实验装置,研究了生物质种类、再燃反应温度(t2)、再燃区化学计量比(SR2)、喷氨位置、水蒸气以及添加剂等对生物质高级再燃(AR)脱硝效率的影响,分析了高级再燃过程中钾和氯等元素的释放特性。结果表明,在t2为850~1 150℃,随着t2升高,生物质高级再燃脱硝效率呈现先上升后下降的趋势。在SR2为0.5~1.0,随着SR2增加,稻壳高级再燃脱硝效率呈现先增加后降低的趋势。停留时间为0.4~1.0 s,氨气添加位置对稻壳高级再燃脱硝效率有一定的影响,但其效果并不明显。烟气中水蒸气含量(0~15%)可提高稻壳高级再燃的脱硝效率,而且可拓宽脱硝温度窗口。不同再燃温度下,4%水蒸气含量模拟烟气的脱硝效率最大。添加剂(Fe2O3、KCl、NaCl和CaO)对稻壳高级再燃脱硝均有促进作用,其中,Fe2O3促进作用最为显著。在稻壳高级再燃过程中,氯和钾元素释放率分别达到95.0%和59.8%以上。     

龙岩煤不同宏观煤岩组分的颗粒及其燃烧性质实验研究

用浮选法分选出3个密度档、代表不同宏观岩相的龙岩煤颗粒,进行工业分析、元素分析和煤岩分析;并进一步通过扫描电镜结合压汞实验分析颗粒的结构,通过热天平实验研究不同宏观煤岩组分的燃烧性质。结果表明,(1)龙岩煤颗粒的煤岩主要由镜质组组成。其中,亮煤富含镜质组,密度相对较低,挥发分极少、固定碳高达80％以上;暗煤富含矿物质成分,密度极高但含碳量却很少,热值很低,接近于原煤中的矸石。灰煤中惰性组的量是三种岩相中最多的,其工业分析性质与原煤接近;(2)龙岩煤颗粒结构致密,密度在1.6g/cm3以上。颗粒中绝大多数孔隙的孔径在1μm以下。其中亮煤颗粒表面光洁致密,内部孔隙以亚微孔(0.01μm<d<0.10μm)居多,大孔径较少,比表面积较大;暗煤颗粒的表面孔隙较发达,内部结构相对较蓬松,颗粒中细孔、微孔、亚微孔都存在;而灰煤颗粒中的孔隙最不发达,以超微孔(d<0.01μm)为主;(3)不同宏观煤岩组分龙岩煤的着火温度相近,约580℃;但燃尽温度相差较大：亮煤最高,大于800℃;暗煤最低,两者相差约100℃;(4) 龙岩煤不同宏观煤岩颗粒的反应性按亮煤、煤(混煤)、灰煤、暗煤依次递减,亮煤的反应性最好,暗煤的反应性最差。     

蒸汽活化生物质焦吸附模拟烟气中SO2和NO的研究

以麦秆和稻壳生物质为研究对象,在不同的热解温度、热解速率以及蒸汽活化温度条件下制备了生物质焦,采用比表面积与孔隙度分析仪测定生物质焦的比表面积和孔隙结构参数。利用固定床吸附装置,研究了热解温度、热解速率、活化温度和模拟烟气中SO₂和NO浓度等因素对生物质焦吸附SO₂和NO性能的影响。结果表明,蒸汽活化可以显著提高生物质焦的BET比表面积、D-R比表面积、D-R微孔容积和总孔容,降低其平均孔径,并显著增加蒸汽活化生物质焦对SO₂与NO吸附的起始穿透时间和吸附量。快速热解下制得的蒸汽活化焦对SO₂和NO的吸附效果优于慢速热解,热解温度为873 K的蒸汽活化焦的吸附性能明显好于热解温度为673与1 073 K的蒸汽活化焦。在973~1 173 K下,随着蒸汽活化温度的提高,蒸汽活化生物质焦对SO₂和NO的吸附量呈现先上升后下降的趋势。随着模拟烟气中SO₂与NO浓度的降低,蒸汽活化生物质焦对SO₂与NO吸附的起始穿透时间延长,但相应的SO₂和NO吸附量下降。在873 K、快速热解和1 073 K条件下制得的蒸汽活化麦秆焦对SO₂和NO吸附量最大,其值分别为109.02和21.77 mg/g。     

煤中矿物质对燃煤污染物排放特性的影响

利用热分析和X射线光电子能谱（XPS）研究了煤中矿物质在燃烧过程中对煤中氮与硫的排放特性的影响。结果表明,铜川煤中的可溶性矿物质如硫酸盐、碳酸盐等对NO排放有促进作用,当将这类可溶性矿物质从煤体中除去后,煤的NO排放量下降;铜川煤中的矿物质对SO2的排放有抑制作用,当这类碱性成分被脱除后,单位质量可燃硫的SO2排放量升高。