煤热解气化过程中汞的形态转化和释放规律

本文选用神府和兖州两种烟煤,在400～1000℃的温度范围内,采用程序升温热解反应装置进行了热解和气化实验.实验过程中根据Ontario-Hydro方法捕捉气态汞,采用QM201型原子荧光测汞仪测定汞含量,研究了煤中微量元素汞在热解气化过程中的形态分布和释放规律.结果表明,温度是影响煤中汞释放的主要因素,煤热解过程中气态汞主要以元素汞的形式存在,占气态总汞的64%以上;随着温度的升高和停留时间的延长,元素汞的百分比含量逐渐降低,二价汞的百分比含量逐渐升高.气化过程中,元素汞和二价汞的百分比含量在40%～60%之间变化.气化产生的元素汞占气态总汞的百分比含量低于热解;二价汞则相反.     

煤温和热解过程中汞释放形态及分布规律研究

本文选取两种贵州高汞煤,在200～800℃的温度范围内,采用程序升温反应系统加热,利用美国EPA推荐的Ontario-Hydro方法捕捉不同形态汞。研究了在N₂气氛和微氧化性气氛下温和热解过程中汞的释放和形态分布规律。实验结果表明:温度是影响煤温和热解过程中汞释放的主要因素,煤中汞释放率随着温度的升高而明显升高,当热解温度为600℃时,汞释放率可达90%左右。在微氧化性气氛下,汞的释放率随着氧气体积分数的升高而增大。元素汞（Hg⁰）是气态汞释放的主要形态,热解停留时间及热解气氛对气态汞的释放形态也存在影响较大。     

红外吸收法准确测量低硫煤中硫元素含量

采用同步热分析-红外光谱联用仪测定煤样在程序升温条件下的差示扫描量热-热重曲线和红外吸收光谱,并通过红外吸收光谱定性鉴别燃烧气体产物。重点研究了高温燃烧-红外吸收法,即通过测量煤燃烧气体产物中二氧化硫的浓度,间接地测量煤中硫含量。该方法方便快速,重复性较好。研究发现,用不同的含硫化合物和不同的煤标准物质校准仪器,同一个煤样的硫含量结果偏差很大,即标准物质和煤样中硫元素化学形态的差别导致系统误差。采用时间-红外吸收强度曲线分析煤中高温硫和低温硫的组成,然后选择与被测煤样硫元素组成接近的煤标准物质校准仪器,因而,消除了标准物质和样品间硫元素化学形态差别导致的系统误差。另一个方面,传统的高温燃烧-红外吸收法使用多点校准方法,即通过测定多个质量的标准物质,绘制硫质量-仪器响应信号强度的工作曲线;采用单点校准方法,调节标准物质和煤样的质量,使得两者释放的硫元素质量相近,然后间隔测量煤标准物质和煤样,因而消除了红外吸收池的漂移的影响,提高了煤样硫含量结果重复性。以上述优化的方法测量一种低硫无烟煤和一种低硫烟煤,硫含量测量结果及标准偏差分别为0.345%(0.004％)和0.372％(0.008％)。经过评定,两种煤样的硫含量结果的不确定度(U,k=2)分别为0.019%和0.021%。两个主要创新在于用高温硫和低温硫组成相近的煤标准物质校准仪器,以及采用测量和校准交替进行的单点校准方法。改进后的测量方法,准确性明显好于ASTM D5106的规定值,具有一定的应用推广价值。     

基于Fe_2O_3的煤化学链燃烧分级送风实验

为了缓解载氧体颗粒表面的烧结,本文提出在化学链燃烧过程中,对空气反应器进行分级送风。以Fe_2O_3为载氧体,在10 kW级串行流化床实验装置上进行煤化学链燃烧分级送风实验,探讨了一二次风的配比对两个反应器气体产物组成以及煤中碳的捕集效率的影响,利用SEM和BET对反应前后载氧体的物化性能进了分析。结果表明,分级送风方法能够有效地缓解载氧体的烧结程度,有助于载氧体在长时间使用过程中反应性能的维持。     

金属载氧体可持续循环能力特性研究

在化学链燃烧技术中,可持续循环能力是判断载氧体性质优劣的一个非常重要的指标,决定载氧体的使用寿命和经济性.分别利用热天平、SEM、XRD实验研究了Fe和Cu基载氧体的持续循环能力.实验数据表明,制备后的金属载氧体无论是反应速率还是可持续循环能力都得到了大幅度提升;Fe基载氧体较Cu基载氧体具有更好的可持续循环能力.     

基于水泥/CaO修饰铁矿石载氧体的煤化学链燃烧试验

煤化学链燃烧是一种基于CO_2零排放的新型燃烧方式。对铁矿石加以水泥/CaO修饰,在串行流化床上进行煤化学链燃烧试验,考察了修饰后的载氧体对煤转化特性及含N气体排放的影响。结果表明:相比于铁矿石载氧体工况,采用修饰铁矿石能够促进煤及煤气化产物在燃料反应器中的转化,从而提高CO_2捕集效率并降低额外耗氧率;采用修饰铁矿石减弱了燃料反应器中的还原性气氛,燃料反应器中的NO析出增加,而空气反应器中的NO析出减少。     

煤基化学链燃烧过程中硫的演变

在双阶段流化床反应器内,基于溶胶凝胶法制备的Fe2O3/Al2O3氧载体研究了褐煤化学链燃烧过程中燃料硫的迁移路径及分布特性,并讨论了温度、过氧系数对燃料硫释放分布的影响.结果表明:所有工况下,氧载体均未出现被硫化的现象;在热解气化学链燃烧阶段,气相含硫物质以SO2和H2S为主,煤焦气化气化学链燃烧阶段绝大部分为SO2气体,部分来源于煤焦中CaSO4的分解。另外,部分燃料硫被碱金属固定于煤灰中。同时,提高温度和过氧系数都能导致SO2/H2S值和SO2释放量增大。     

基于废铁渣载氧体煤加压化学链燃烧试验研究

针对废铁渣载氧体,在小型固定床反应器上进行了燃煤加压化学链燃烧试验以及载氧体持续循环能力的研究,结果表明,压力增加抑制了煤的初始热解过程,提高了煤焦的气化过程以及气化产物与载氧体之间的反应.随着压力增加,CO2浓度和燃料的转化率增加,CO和CH4的浓度降低,载氧体的转化率也随压力的增加而增加.由于载氧体载氧能力一定,随...     

化学链中失活铁矿石载氧体的改性提质研究

本文以甲烷和煤粉化学链燃烧连续运行后的天然铁矿石载氧体为主体,采用Cu浸渍法对载氧体进行改性提质,在批次流化床上的化学链燃烧反应特性的研究。制备Cu质量分数ω为3%,6%和10%的三种载氧体,分别测试其载氧性能,并探究了温度、过氧系数、循环次数对于修饰后载体性能的影响。结果表明浸渍6%Cu的铁矿石载体性能最为优异;最优化的操作条件为:反应温度950℃、过氧系数3;在5次循环中,性能稳定,未出现随循环次数的增加性能衰减。反应后的载氧体保持了丰富的孔隙结构,未出现烧结现象。实验结果表明,采用浸渍法对失活天然铁矿石进行Cu改性提质是一种可行有效的办法。     

铜基改性载氧体固定床得-释氧特性研究

本文采用机械混合法制备Cu_6Si_4和Cu_6Fi_4载氧体,在固定床中进行20次失氧-得氧循环,然后在热重中进行一次释氧反应研究循环反应性能;还研究了浸渍法制备的复合载氧体CuO-NiO/SiO_2和CuO-NiO/TiO_2的循环反应性能,并辅以XRD、SEM实验表征。实验结果表明:在CuO中只加入惰性载体时,TiO_2比SiO_2更适合做CuO的载体;NiO能改性CuO/SiO_2载氧体,改善其抗烧结性提高循环反应性能;CuO-NiO/TiO_2载氧体循环多次后载氧量很低,循环反应性能低。     

造纸污泥在回转窑中热解的试验研究

本文在自行设计的小型外热式回转窑试验装置上进行了污泥热解试验,考察了污泥在不同热解连温下三种形态热解产物的产率,分析了污泥在热解过程中热解气体的成分和热值的变化特性以及热解半焦的品质。采用表观动力学模型对热解气体的试验数据进行计算,结果表明用该模型描述热解气体的析出是合理的。     

氢化物-原子荧光法测定土壤中痕量汞

采用氢化物冷原子荧光光谱法测定土壤中痕量汞是一种新方法。本文阐述了用王水热浸提,快速测定土壤样品中痕量汞的方法,试验了硼氢化钾浓度对测定汞的影响。用该方法测定污染农田土壤标准物质样品（GBW08303）,其测量结果与推荐值相吻合。相对偏差1．4％,回收率87％－105％。该方法简便、简单、准确。     

基于Fe2O3载氧体的煤化学链燃烧试验

采用流化床反应器并以水蒸气作为汽化一流化介质,研究了800～950°C内以Fe2O3为载氧体的煤化学链燃烧循环反应特性.实验表明,气态产物CO2的体积浓度(干基)随温度单调递增;CO、CH4的浓度在反应时间内呈单峰特性且随温度单调递减,CH4浓度值高于CO;H2被载氧体完全氧化.载氧体与水煤气化产物在温度高于850°C体现了高的反应活性,CO2干基浓度接近95%.反应器温度900°C时,气态产物CO2体积浓度随循环数而逐渐降低,CO、CH4浓度增加.     

直接测汞仪测定中药煎制前后的汞含量及溶出率

模拟传统煎药方式,制备中药水煎液,建立了直接测汞仪测定5种药材及其水煎液中Hg含量的方法,研究并优化了直接测汞仪的各项技术参数。检出限0.0032ng,精密度在0.58%—1.10%之间,药材水煎液加标回收率在99.3%—101.8%之间,煎煮前后药材重金属溶出率0—21.43%,表明中药煎煮过程重金属元素不易溶出。方法解决了样品前处理过程中汞的损失问题,并大大缩短了汞的检测时间,用于中药中汞含量测定,结果满意。     

直接测汞仪测定中药材中的总汞含量

建立了直接测汞仪测定中药材中总汞含量的方法.样品经干燥粉碎成均匀试样后,不需要前处理直接用测汞仪进行测定.本方法在0.2-500ng范围内线性关系良好,相关系数≥0.9992,方法定量下限为2μg/kg,在10、200、400μg/kg 3个添加水平12种中药材加标回收率在70.4％-107.1％之间,相对标准偏差为2.9％-10.5％.与传统方法比较,本方法灵敏度高、简便、快速、准确、环保,适用于中药材中总汞含量的快速检测.     

铁矿石载氧体生物质化学链气化实验研究

本文以铁矿石为载氧体,在小型流化床上分别考察了载氧体存在、气化温度和O/C摩尔比三个因素对生物质化学链气化过程的影响。试验表明,载氧体的加入提高了碳转化率,却略微降低了合成气产率。气化温度升高,碳转化率和合成气产率相应增大,CO和H_2产率升高,而CO_2和CH_4产率则呈单调递减的趋势。随着O/C摩尔比的升高,碳转化率变大,但所供给的氧量有所提升,导致了合成气产率的下降。     

基于赤铁矿载氧体的污泥化学链燃烧研究

基于污泥处置技术的减容化、无害化、稳定化和资源化的目的,本文首次采用化学链燃烧技术来处置污泥,实验基于赤铁矿载氧体在1 kW_(th)串行流化床上开展。研究了燃料反应器温度对污泥燃烧特性的影响,并对比了淮北无烟煤和污泥化学链燃烧特性的差异,以及考察了赤铁矿长期运行的物化性能。实验结果表明,在本实验的工况下,没有焦炭随载氧体进入到空气反应;随着燃料反应器温度的增加,污泥和煤的碳转化率均增加,但污泥的碳转化率要高于煤;同时,水蒸气的加入可提高污泥的碳转化率,但水蒸气的量对其影响较小;赤铁矿在长时间运行中,体现了良好的反应以及抗烧结性能。     

模拟脱硫浆液中汞再释放影响因素研究

本文在实验室条件下模拟研究了脱硫浆液中汞的再释放过程,用单因素实验依次研究了浆液温度、浆液pH、浆液含固量、S(Ⅳ)浓度和烟气含氧量对浆液中汞再释放的影响及汞在三相中的分布规律。实验发现,浆液温度升高和烟气中含氧量增加会促进汞的再释放。浆液中汞再释放率随pH升高先升后降。浆液含固量增加可降低汞再释放率。当S(Ⅳ)浓度较低时,会促进汞的再释放,但当S(Ⅳ)浓度较高时,可抑制汞的再释放。在汞再释放率降低的同时均会伴随着固相石膏中汞含量的上升。     

煤化学链燃烧还原阶段的污染物抑制

基于CaSO_4载氧体的煤化学链燃烧,在CaSO_4与煤的反应阶段存在污染物释放问题。针对反应器气氛为还原性,在不同温度下研究了CaO和CaSO_4的不同加入量对污染物的影响。结果表明,950℃时,加入CaO有利于抑制SO_2和CO,但其释放量仍较多;增加CaSO_4可以抑制CO,但会导致SO_2排放增加。由于添加CaO对煤气化具有催化作用,900℃是一个既有利于抑制气态污染物的排放,也能保证煤气化-CaSO_4还原反应速率的温度;CaO加入量为CaSO_4摩尔量1.9倍时,可以抑制90%的SO_2排放,具有较理想的脱硫效果。     

热导传感器的信噪比改善方法研究

针对如何改善热导传感器的信噪比问题,以煤中氮元素的测试为载体,研究了采用热导传感器在测量煤中含氮百分比过程中改善测量精度的方法。对测量中存在的问题：热导池的不稳定性、温度对试验结果的影响、电源稳定性的影响以及滤波电路的选频特性对对试验结果的影响等进行了原因分析,并逐个进行了相应的方法优化和设计改进,最后通过对测氮系统的输出信号进行对比,结果显示信噪比有较大提高。