一、烟煤温和热解时煤挥发性对汞脱除率影响(论文文献综述)
苏银皎[1](2021)在《煤中汞的赋存形态及其在超低排放机组中迁移转化与稳定化》文中指出汞是煤中赋存的一种痕量重金属有毒元素,因其在煤转化和利用过程的高挥发性和强累积性已引起国际社会的广泛关注。本论文通过现场取样和测试、实验研究及理论分析等相结合方法,较为系统地考察了不同煤阶煤中汞的赋存形态及其在典型超低排放燃煤机组中迁移转化和脱硫浆液中稳定化措施。在自行设计并搭建的双段控温-氧化燃烧-在线监测技术联用的热解实验装置上,基于对所研究系统汞的质量平衡检测,考察了汞在不同煤阶原煤中的赋存形态及其热稳定特性,探索了煤阶对汞形态分布的影响规律,重点分析了煤中汞对有机和无机形态硫的依赖关系;然后,针对煤炭洗选过程中汞在原煤和洗选产物中赋存形态及其变化规律,考察了无机矿物质对汞元素迁移转化的影响;进而,对4台超低排放燃煤机组烟气、入炉煤及其燃烧副产物现场在线取样,开展了燃煤机组全流程汞迁移转化规律研究,明晰了现有烟气净化装置对烟气中汞的协同控制作用,着重探索了汞在湿法脱硫浆液中的迁移转化规律及其稳定化措施。论文主要研究内容和重要结果如下:采用程序升温热解、逐级化学提取和热分析相结合的方法,考察了山西地区宁武煤田和沁水煤田的泥煤、褐煤、次烟煤、烟煤和无烟煤等5类煤阶14个煤样中汞赋存形态,将其分为可交换态汞(F1)、碳酸盐+硫酸盐+氧化物结合态汞(F2)、硅酸盐+铝硅酸盐结合态汞(F3)、硫化物结合态汞(F4)和有机物结合态汞(F5)共5个部分,其中F2、F4和F5约占煤中汞总量的90%以上,是煤中汞的主要赋存形态。探讨了煤中汞赋存形态与煤阶的相互关系,发现F2和F5所占比例随着样品煤化程度的加深逐渐降低,而F4占比显着提高。同时获得了汞在煤化过程中的迁移规律,发现富集于碳酸盐、硫酸盐和氧化物(F2)中的汞在煤化过程中可能会随煤中矿物质的转化而迁移至硫化物中。考察了煤中不同赋存形态汞的热稳定性,发现汞的热释放特性依赖于其在煤中的赋存形态,依次为F1<F5<F2<F4<F3。此外,也发现煤热解过程中汞与含硫气体的释放具有一定相关性。基于山西宁武煤田神头矿区、轩岗矿区和安太堡露天矿区4类煤阶59个煤样及相应地区洗煤厂12个煤矸石中汞含量和赋存形态的具体测试,将Spearman秩相关和Pearson线性相关统计分析方法相结合,建立了汞与硫相关性的两步评价方法,探究了煤中汞元素对硫的依存关系,并将此结果与煤化程度和汞在煤中的形态分布相结合。基于上述相关性分析结果,指出了煤中汞的富集是有机物和无机矿物质共同作用的结果,其中有机硫对泥煤中总汞含量影响最大,并随着煤化程度加深其影响减弱。煤中汞含量与灰分的关系可以反映出汞与无机硫之间的相互关系,其中硫酸盐在煤中含量小,导致仅在泥煤和褐煤中发现汞含量与其具有一定关系;随着煤化程度加深,褐煤、次烟煤和烟煤中总汞含量与黄铁矿硫线性相关系数依次为0.479、0.709和0.887,煤中汞与黄铁矿硫的相关性增强。有机结合态汞F5仅在泥煤中与有机硫具有较强的相关性,其线性相关系数为0.812,证实了泥煤中总汞含量主要取决于其中有机硫的含量;而在褐煤、次烟煤和烟煤的样品中无机结合态汞与灰分含量的线性相关性逐渐增强,分别为0.502、0.757和0.837,说明随着煤化程度加深煤中汞和硫的富集程度由有机态向无机态转移;形态汞和形态硫之间相关性分析不仅证实了汞与硫强亲和力的推断,也验证了逐级化学提取实验对煤中汞赋存形态识别方法的可行性和实用性。针对煤炭洗选过程,选取宁武煤田轩岗矿区和神头矿区2个大型洗煤厂,研究了汞在原煤和洗选产物中含量和赋存形态的变化及其热解过程中与硫的热释放特性。结果表明造成洗煤产物中汞富集程度差异的原因是不同形态汞的重新分配,汞迁移主要受控于无机矿物质迁移,洗选后矸石总汞绝对含量较原煤增加了322.8%,而精煤汞含量降低至原煤的40%,汞脱除率达到56.4%;洗煤产物中汞富集程度的差异与其在原煤中赋存形态密切相关,其中矸石中硫化物结合态汞的占比高达56.6%,而精煤和煤泥中有机结合态汞较原煤中均有所提高。进而考察了热解温度、反应时间和汞赋存形态对煤中汞和硫热释放的影响行为,发现煤中汞与其赋存体的结合程度相对弱于硫,500℃时汞脱除率可达50%以上,而硫在800℃时的释放率仅为20%左右。不同热解温度段汞热释放行为由煤中汞的固有赋存形态所决定,其中有机结合态汞随有机质分解在300℃已大量逸出,而硫化物结合态汞分解温度主要集中在400℃-600℃,挥发分含量高的精煤和煤泥因其有机汞较多,在低温阶段更易释放。进而通过分析样品热解过程中汞和硫分的析出规律得到其析出动力学特征。针对超低排放燃煤机组,对比了山西地区4台300 MW等级的煤粉炉和循环流化床机组入炉煤、烟气以及燃烧副产物底渣、飞灰、脱硫石膏中汞含量,通过对燃煤机组全流程汞的迁移转化规律研究,深化了对超低排放机组现有烟气净化装置协同控汞的认知水平,进而考察了入炉煤及燃烧副产物中汞的热稳定性。基于对现场采样数据的分析发现了底渣中汞含量低至可忽略,煤中汞几乎全部释放进入烟气。随着烟气温度降低,烟气汞浓度由静电除尘器入口、湿法脱硫塔入口、湿式电除尘入口和出口呈现阶梯型下降趋势。由于CFB机组飞灰对烟气中汞具有更强的捕获能力,导致脱硫塔前除尘器出口处烟气汞浓度降低至1 μg/m3以下;而PC炉在除尘器出口处烟气汞浓度约在6 μg/m3,经脱硫塔协同脱除后烟气中汞浓度也降低至1μg/m3,因此脱硫塔在PC炉机组中对脱汞有一定的协同脱除作用,使得脱硫石膏中汞含量明显高于CFB锅炉。煤中汞经燃烧后迁移至飞灰和脱硫石膏副产物中,其赋存形态和热稳定性随之变化,其中F2、F4和F5依然是入炉煤中汞最主要的赋存形态,由于CFB机组以灰分较高的低热值煤为入炉煤,其无机形态汞(F2+F4)远高于PC炉;两种炉型的飞灰中汞主要以F2形态存在,其组成可能为HgCl2、HgO等无机态汞,脱硫石膏中汞除含有大部分F2以外,也存在少量F4,其组成可能为HgSO4、HgO、HgCl2和HgS。选取某300 MW煤粉炉超低排放燃煤机组现场WFGD脱硫浆液为研究对象,考察了汞在气液固三相中的迁移转化及三种添加剂的影响行为,探讨了固相石膏中汞的热释放特性和环境风险及其内在机制。定量比较了 WFGD主要操作条件和浆液中阴离子对汞在气液固三相中的迁移转化规律,温度升高导致气相Hg0增加,浆液pH升高会使气相和固相中汞含量均有增加,Cl-或SO42-浓度升高在抑制浆液中汞还原为Hg0的同时促进了固相石膏中汞含量增加,而SO32-浓度增加虽然有利于汞富集于固相但会引起部分Hg2+转化为Hg0。考察了添加剂对脱硫浆液系统中汞二次释放的影响行为,比较了添加剂对浆液中汞的固化效果,添加剂通过与Hg2+反应生成难溶物使得浆液中75%以上的汞转移至固相石膏中,其中DTCR-4效果最好,并抑制了 Hg2+还原为Hg0后二次释放。进而分析了添加剂引入后固相石膏中汞的热释放和环境毒性,并从石膏中汞的形态角度探讨了添加剂加入后热稳定性及环境稳定性的变化原因,发现添加剂加入后,石膏样品中汞的热释放温度降低,主要原因是原始石膏样品与Hg(EDTA)2、[Hg-DTCR]n或HgS(black)的稳定性差异所致;石膏样品中汞的化学稳定性提高,这与石膏中水溶态汞、酸溶态汞和可氧化态汞的含量密切相关。旨在为燃煤机组烟气汞减排和WFGD废水及固体石膏的资源化利用提供基础数据和操作建议。
马威[2](2021)在《CoOx-Fe2O3改性ZSM-5分子筛去除燃煤烟气中Hg0的实验研究》文中研究说明汞具有熔点低、易挥发、持久性、可迁移性等特点,并且有着极强的神经毒性,可随着大气扩散,对人类与生态环境有着极大的危害。燃煤电厂烟气中汞的排放被认为是大气汞污染的主要来源之一。我国煤炭资源丰富,是全世界最大的煤炭生产国与使用国,并且中国大部分电力来源仍来自于燃煤电厂火力发电,汞排放量远超世界平均水平。因此,开发具有应用前景、能有效控制燃煤烟气汞排放的技术是控制我国汞污染的关键。本文采用浸渍法合成了负载CoOx和Fe2O3的改性ZSM-5分子筛吸附剂,并在固定床反应器系统中考察其脱汞性能。在固定床反应器系统中考察吸附剂表面钴铁氧化物的质量比、吸附反应温度、金属氧化物分散度及烟气组分(O2、NO、SO2)对脱汞性能的影响,并探究了高温活化再生对改性ZSM-5吸附剂稳定性的影响。通过FT-IR、XRD、BET、SEM、H2-TPR、XPS表征与实验,分析了改性ZSM-5分子筛吸附剂样品的物理化学性质,探究了CoOx与Fe2O3之间的协同作用机制和脱汞机理。此外还利用吸附动力学模型和热力学模型分析了吸附剂对Hg0的吸附动力学和热力学过程。实验结果表明:吸附剂的最佳负载量为8%,负载了CoOx与Fe2O3后的ZSM-5分子筛吸附剂的脱汞效率明显提高,与Co-ZSM-5和Fe-ZSM-5脱汞吸附剂相比,当改性ZSM-5表面钴铁金属氧化物质量比为4:1时,脱汞效率进一步提高了5%,这表明CoOx与Fe2O3之间存在着协同作用,当反应温度为120oC时,脱汞效率达到最高,为98.17%。通过浸渍法合成的Co4Fe1-ZSM-5吸附剂的脱汞效率比机械混合的Co4Fe1-ZSM-5的明显更高,表明金属氧化物在ZSM-5表面的高度分散有利于提高吸附剂的脱汞性能。模拟烟气脱汞实验表明,不同的烟气组分对吸附剂脱汞性能有着不同的影响。O2对于Hg0的脱除起着关键性的作用;NO在缺乏O2与有O2的情况下均对Hg0的脱除有促进作用;SO2在缺乏O2的情况下对Hg0的脱除有明显的抑制作用,当存在O2时SO2对Hg0的抑制作用减弱。XRD与H2-TPR表征结果显示,由于钴氧化物与铁氧化物的协同作用,Co4Fe1-ZSM-5吸附剂表面有更多的活性位点与更好的氧化还原能力。在单质汞的脱除过程中,化学吸附占主导作用,Hg0的脱除服从Mars-Maessen机制。吸附动力学结果表明Co4Fe1-ZSM-5吸附剂汞脱除过程符合准二级动力学模型。此外,对Co4Fe1-ZSM-5吸附剂多次再生后,吸附剂的脱汞效率相较于新鲜吸附剂没有明显的差异,这表明Co4Fe1-ZSM-5吸附剂具有较好的再生性能与稳定性,具有较好的工业应用前景。
安东海[3](2020)在《准东煤基活性焦的汞吸附、脱附及回收过程研究》文中进行了进一步梳理汞污染问题日益严峻,尤其燃煤烟气中汞的排放控制成为我国亟需解决的问题,研究表明,由于发达的孔隙结构和丰富的官能团,活性炭喷射技术对Hg0具有较好的吸附性能,但是高昂的使用成本和低的机械强度限制了活性炭在我国的推广应用。活性焦具有机械强度高、价格低廉及容易获取等优势,被认为是具有发展前景的可替代活性炭的吸附剂。并且活性焦在环保领域都有着广泛的应用。本文利用准东褐煤为原料,通过沉降炉快速定向制备吸汞特征准东煤基活性焦,进一步研究活性焦对Hg0的吸附性能及吸附机理,由于吸附后的活性焦孔隙和表面活性位会被Hg0占据,导致活性焦失去活性,现阶段对失去活性的活性焦进行填埋和堆放处理,但是,这些处理方式不仅容易产生二次污染并且还会使资源产生浪费,失去活性的活性焦循环利用能够实现节约成本。因此,对失活活性焦再生性能进行研究,并且在解吸过程中对活性焦进行原位活化,探索不同解吸方式及再活化机理,其目的是增强活性焦再次吸附性能。由于Hg0及含汞化合物在很多领域都有着重要的应用,对解吸出来的Hg0进行回收或者合成高附加值的含汞化合物具有一定的实际意义。通过以上研究,基本可以完成从吸汞活性焦的筛选到燃煤烟气中Hg0的吸附再到乏焦的解吸最后回收解吸出来的Hg0这一系列的工业应用的基础,对推进活性焦吸附燃煤烟气中汞的工艺应用提供理论支撑。主要获得的结论如下:活性焦的孔隙结构和表面官能团会受到制备方法及制备工艺的影响,准东褐煤具有原料充足、挥发分高、含水量高及价格低廉等优势,是适合制备吸附Hg0活性焦的原材料,采用一维沉降炉通过炭化-活化一步法,获得具有优越物化性能的吸汞特征活性焦,孔隙结构主要以微孔为主,并且含有一定量的介孔,根据吸附动力学可知,介孔可以为吸附质提供吸附通道,微孔为吸附质提供吸附位,除此之外,准东煤基活性焦表面含有丰富的促进Hg0在活性焦表面发生化学吸附的官能团。因此,通过文中工况定向制备出具有优越吸汞性能的特征准东煤基活性焦。采用固定床对特征准东煤基活性焦吸附Hg0的微观吸附机理和不同气氛条件对Hg0吸附影响的微观机理进行了系统的实验研究。优化吸附参数,探究活性焦对Hg0强化吸附工况及机理。结果表明:H2O和SO2占据了活性焦的活性位和孔隙结构,导致活性焦对Hg0的吸附性能减弱;O2、O2+SO2及O2+H2O+SO2能够促进活性焦对Hg0的吸附。其促进机理主要是O2能够提高在活性焦表面的活性氧(O*),有利于增强Hg0在活性焦表面进行氧化吸附形成HgO。O2+SO2条件下,活性氧与吸附态的SO2(ads)发生反应生成SO3(ads),根据Gibbs自由能,Hg0、O*与SO3(ads)反应生成HgSO3(ads)可以自发进行,在O2气氛下,HgSO3(ads)不稳定,会进一步生成HgSO4(ads)。在O2+SO2+H2O条件下,其反应主要有两个反应路径,其一是O2和SO2吸附在活性焦表面形成吸附态的O2(ads)和SO2(ads),O2(ads)形成活性氧(O*),与SO2发生反应生成SO3(ads),进一步与H2O(ads)形成具有氧化能力强的H2SO4(ads)·nH2O,最后与 O*、Hg0 反应生成 HgSO4(ads)·nH2O。其二是 SO2(ads)与H2O(ads)反应生成H2SO3(ads),然后与O*、Hg0反应生成HgSO3(ads),进一步生成HgS04(ads)。为了能够提高活性焦对Hg0的吸附性能,确定了强化吸附的条件为吸附温度70℃,6%O2+8%H2O+800ppmSO2,根据吸附动力学计算结果显示,其最大吸附量为13.74 μg/g。强化吸附条件更能符合工业应用环境。以吸汞后的失活活性焦为研究对象,首先考察高温和微波方式下解吸过程中对活性焦的影响以及汞的解吸规律。N2下作为解吸气,在高温解吸过程中,随着温度的增加,Hg0的解吸速率增加,炭消耗量和官能团分解量增加,炭消耗量为0.23%。在解吸曲线上主要在130℃和390℃有两个峰,说明Hg0在活性焦表面形成两种形态,在130℃处是物理吸附的汞,在390℃处,主要是HgO的分解峰。在微波解吸方式下,乏焦在5min内完成解吸,炭消耗量为0.12%。对解吸后的活性焦进行二次吸附,微波再生后的活性焦对Hg0的吸附性能大于高温后的活性焦的吸附性能,说明微波再生促进了活性焦对Hg0的再次吸附,主要原因是微波促进了活性焦微孔结构的增加,并且能够最大限度的减少表面官能团的分解。针对强化吸附后的活性焦在微波方法下进行解吸,并且对解吸后的活性焦的物化性质做了系统的研究。在解吸过程中化学吸附态的HgO-(C)和HgSO4(ads)·nH2O发生分解,活性焦上的炭与硫酸盐发生反应并伴随官能团的分解,其产物为Hg0、CO2和CO。并且在微波诱导下,HgSO4(ads)·nH2O与活性焦上的炭发生氧化还原反应形成单质硫。最后研究吸汞活性焦高温快速解吸过程中原位活化,主要系统考察了不同气氛下吸汞活性焦的解吸规律及活化机理,快速高温解吸方式能够缩短解吸时间到10 s,解吸温度为950℃,结果表明:N2、O2气氛解吸后的活性焦减少了对Hg0的再次吸附。H2O(g)、CO2和SFG增强了再生活性焦利于Hg0吸附的物化性质。为了避免资源浪费和引起二次污染,解吸出来的Hg0进行冷凝回收或者转化为高附加值的含汞化合物。采用冰水混合物为冷凝介质,主要考察冷凝温度及载气量对回收效率的影响规律。结果表明:200mL/min、500mL/min、800mL/min、1000 mL/min 和 1200 mL/min 工况的冷凝效果分别为 72.36%,86.2%、68.45%、49.61%和 26.32%。5 ℃、0℃ 和-5℃ 回收效率为 65.24%、86.52%和 97.85%。随着冷凝温度的降低,Hg0的回收效率增加,在较低温下Hg0也具有一定的饱和蒸汽压,使汞蒸汽不能达到完全冷凝。此外,高附加值HgS和HgSe在不同温度下进行合成,根据热力学计算,常温下Hg0与S/Se反应的吉布斯自由能小于零,说明该反应可以自发进行。S与Hg0能够在很低的温度下就能反应,反应速度快,Se与Hg0虽然能够自发进行,但是反应速度比较慢,需要高温下进行合成。O2对HgS和HgSe的合成促进作用不明显,SO2和H2O(g)很大程度的抑制化合物的合成。因此,解吸出来的Hg0要经过冷凝将SO2和H2O(g)进行分离,获得高纯度的Hg0,然后进一步深度固化。
李晓航[4](2020)在《循环流化床燃煤机组汞的排放与迁移转化特征》文中研究说明循环流化床锅炉因其燃料适应性广、负荷调节性强及环保性能优良等特点在我国及其他主要产煤国家得到了快速发展。截止2015年底,我国循环流化床燃煤发电机组装机容量已超过70GW,其汞排放所带来的危害引起了社会广泛关注。本论文以现场试验为基础,考察了循环流化床锅炉的汞排放特性和迁移转化规律;然后通过实验室研究和动力学理论相结合,研究了飞灰特性对其汞富集行为的影响规律、飞灰汞动态吸附过程的影响因素和控制步骤以及汞在飞灰中赋存形态和热释放特性;进而,采用CuCl2对循环流化床锅炉飞灰进行改性,并探讨了其汞吸附特性。某25MW循环流化床燃煤发电机组现场汞排放测试结果表明:锅炉出口烟气流经空气预热器后温度快速下降,有助于烟气中汞迁移到固相,一台静电除尘器和两台布袋除尘器串联组成的颗粒物控制系统既可以捕获含汞的细微飞灰颗粒,也可以促进飞灰对气相汞的吸附的,静电除尘器和布袋除尘器所捕获的飞灰样品中汞含量随着平均粒径降低呈现增加趋势。汞质量平衡为104.07%-112.87%,绝大部分被飞灰捕获,仅有少量残留在底渣或被烟气携带进入大气。循环流化床锅炉和煤粉锅炉飞灰的理化特性和汞含量对比结果表明:由于循环流化床锅炉飞灰粒径较小、未燃尽含量较高、比表面积较大且表面孔隙丰富,导致其汞吸附能力优于煤粉锅炉飞灰;对于循环流化床锅炉,飞灰的汞含量随其粒径和反应性温度减小而增加,随未燃尽碳含量和比表面积增加而增加。此外,煤粉锅炉飞灰汞吸附能力与其粒径、未燃尽碳含量和比表面积相关性较差,进而结合反应性能数据分析发现煤粉锅炉飞灰的汞吸附能力不仅取决于未燃尽碳含量的高低和比表面积的大小,还与飞灰活性密切相关。通过对飞灰的零价汞吸附测试和动力学分析结果发现,相同工况下循环流化床锅炉飞灰穿透时间和平衡吸附量远大于煤粉锅炉飞灰。两种锅炉飞灰对气相零价汞的吸附量随温度升高呈现先升高再下降特征,当温度为150℃时吸附量最大。气体入口流量增加可减小外扩散阻力,入口汞质量浓度增加提高了传质推动力,均可促进飞灰对汞的吸附能力。飞灰吸附气相零价汞过程包括外扩散、内扩散和表面吸附,其中表面化学吸附是其控制步骤,动力学分析结果表明准二阶动力学模型和Elovich方程能够较为精确描述该吸附过程。飞灰中汞热释放测试数据及热解析动力学计算结果表明循环流化床锅炉飞灰中汞的热释放程度与温度和时间密切相关;飞灰中汞化合物种类复杂,主要包括HgCl2、Hg2Cl2、HgO、HgSO4、HgS(黑)和HgS(红),其中HgS(黑)和HgS(红)是汞在飞灰中的主要赋存形态。Elovich热解析动力学方程可以合理描述飞灰中汞的释放行为。通过CuCl2改性循环流化床锅炉飞灰并进行了汞吸附性能评价,发现CuCl2改性后飞灰表面的Cl原子和氧化性较强的Cu2+可以将气相中零价汞催化氧化为容易吸附的氧化态汞,故改性后飞灰吸附零价汞能力得到大幅度提升,吸附能力随着温度升高呈现先增大后减小特征,在本论文研究范围内150℃时吸附能力最强。动力学分析结果表明改性后飞灰的化学吸附能力得到大幅度提高,准二阶动力学模型更适合用于其吸附气相零价汞性能。
姜超[5](2020)在《脱硫废水零排放耦合燃煤汞排放控制的实验研究及量子化学模拟》文中研究表明氯元素对促进汞的形态转变及提高汞的脱除效率有着重要的作用。燃煤电厂脱硫废水中存在着大量的氯离子,将烟气脱汞与脱硫废水处理相结合,最大程度地减少燃煤电厂污染物的排放成为研究的热点。本文从实际电厂汞迁移与排放特性出发,通过管式炉燃烧实验与流化床燃烧试验明确燃煤加氯后汞排放的特性,并利用量子化学模拟阐释汞-氯基元反应的过程与机理。本文探究了实际电厂燃煤机组汞迁移与排放的规律,某电厂机组的汞排放主要以气相为主,汞排放中气态汞占比为71.2%,飞灰占比为22.4%,其余为燃煤底渣以及脱硫石膏,汞质量平衡达到94.3%。烟气经过由脱硝(SCR)+电除尘(ESP)+湿法脱硫(WFGD)+湿式电除尘(WESP)组成的污染物脱除系统后,烟气中大部分汞被脱除。电厂脱硫废水中存在着大量的氯离子与硫酸根离子,CODcr值较高并且多种重金属可在废水中被检测到,但其浓度很低。结合电厂实测数据,利用管式炉对燃煤及燃煤加氯后煤中汞排放进行探究。随着管式炉温度的升高,煤样中汞的析出率逐渐提升,当氯添加入煤后,进一步促进了煤中汞的释放。当温度达到1100℃时,三种煤种中汞的析出率分别为86.8%、87.1%和86.6%。燃煤添加0.015%Cl、0.030%Cl和0.045%Cl后,煤种A中汞析出率提高为93.3%、94.7%和96.5%,煤种B中汞析出率提高为90%、92%和96%,煤种C汞析出率上升至87.1%、90.1%以及92.8%。通过缓慢程序升温与固定温度实验将各个煤种中汞的赋存形态进行探究,燃煤加氯后,促进了煤种A中Hg SO4的析出,煤种B中Hg S赋存态汞更易析出,对于煤种C而言,氯的添加促进了煤中Hg S与Hg O的析出。原煤燃烧烟气中零价汞占比远远大于氧化态汞,氯的添加极大地提升了烟气中氧化态汞的比例。燃煤添加氯后也会在一定程度上促进底渣中Pb、Zn、Cu与Cr向气相或飞灰中迁移。搭建流化床燃煤炉并与脱硝、除尘、脱硫装置联用,用以研究汞的沿程排放以及迁移。燃烧温度同样对煤中汞析出有着显着的影响,燃煤添加氯后,燃烧器出口烟气中氮氧化物浓度有所下降,硫氧化物浓度逐渐升高,随着加氯量的提高,烟气中氧化态汞的比例也得到提升,在800℃下,添加0.015%Cl、0.030%Cl和0.045%Cl后,烟气中氧化态汞占比由32.54%上升为37.79%、40.91%和44.26%。烟气经过SCR脱硝装置后,烟气中的含氯物质与脱硝催化剂结合,在催化剂表明形成含氯活性位点,使得烟气中Hg0被氧化而形成氧化态汞。因此经过SCR脱硝系统后,烟气中氧化态汞占比得到了很大程度的提升。绝大部分颗粒态汞经过除尘器后被去除,氧化态汞则在脱硫装置中被脱硫浆液吸收,由于氧化态汞具有水溶性,因此脱硫系统对氧化态汞具有很高的去除效率。整个系统汞排放主要以气态零价汞为主,排放浓度优于排放标准的要求。对于固态产物中汞含量而言,旋风飞灰中汞含量>布袋飞灰中汞含量>底渣中汞含量。最后利用量子化学计算软件,探究了5个汞-氯基元反应的反应过程机理,获得了各个基元反应反应物、过渡态与产物间的能垒,在此基础上明确了5个基元反应的反应过程,对5个温度点下各个反应的化学反应速率进行计算,拟合得到ln K与1000/T的数学表达式,利用阿伦尼乌斯公式计算得到298K-1500K温度范围内反应速率常数的表达式。
蔡思敏[6](2020)在《凹凸棒石负载MnOx脱除烟气中Hg0的研究》文中研究指明汞作为一种毒性很高的污染物逐渐成为人们关注的焦点,因其具有易挥发性、迁移性和生物蓄积性的特点因此可以通过饮食和皮肤接触被人体吸收,并对染色体、肾脏、呼吸系统以及中枢神经造成严重损害。由于煤中富集了很多的汞,燃煤电厂被认为是人为汞排放的主要来源之一。我国是一个以煤炭作为主要能源的国家,煤炭的燃烧会使大量的汞排放到大气环境中,燃煤烟气排放的汞占人为排放汞总量的30%以上。为了减少汞污染,我国在2011年出台了《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223—2011),此标准严格规定了燃煤电厂烟气汞排放的标准阈值,所以燃煤电厂行业对烟气中汞的脱除势在必行。燃煤烟气中的汞主要有三种形式:单质汞(Hg0)、氧化态汞(Hg2+)和颗粒态汞(HgP),其中的Hg2+和HgP随着其他燃煤污染物的排放可被电厂已有的其他污染物控制设备一同脱除,但是Hg0的性质非常稳定,在常温下极易挥发成汞蒸气,而且难以溶于水,所以很难以简单的方法将其脱除。整体而言,汞污染控制领域研究的重难点就是怎样将烟气中的Hg0最大化脱除。本文的研究目标是开发具备低温活性的催化剂用于脱除燃煤烟气中的Hg0。本文利用天然凹凸棒石(PG)经过预处理后作为催化剂的载体,采用浸渍法负载过渡金属Mn的氧化物制得脱汞催化剂(MnOx/PG催化剂),在石英固定床反应器中对其进行脱汞活性测试,利用SEM、BET、XRD、TPD等技术对催化剂进行了表征,并对使用后的催化剂进行了再生实验。结果发现:MnOx/PG催化剂具有良好的脱汞活性,并且具有良好的再生性能,再生后的催化剂仍具有很高的脱汞活性。通过对MnOx/PG催化剂在脱汞过程中的操作条件进行优化发现:负载量为8%的MnOx/PG催化剂具有较高的脱汞性能,该催化剂在反应温度为210℃、空速为6000 h-、汞浓度为80μg/m3的条件下脱汞率可达95.9%。此外我们还考察了烟气成分对MnOx/PG催化剂脱汞活性的影响,结果表明:O2对Hg0的脱除具有促进作用,而SO2和H2O的加入会引起脱汞效率的下降。这可能是由于气态O2可以补充催化剂在反应过程中消耗的活性氧,这对于MnOx/PG催化剂在Hg0的氧化过程中起到非常重要的作用,而SO2与H2O则会在催化剂表面和Hg0存在竞争吸附导致脱汞活性降低。
朱纯[7](2019)在《改性生物质焦吸附剂脱汞的机理研究》文中研究指明汞及其化合物是一类较难消除的有毒有害物质,不仅可在生态系统中进行长距离输运和循环,对环境产生持久性污染,而且具有不可逆的生物神经毒性,对人类健康产生潜在危害,引起全球日益广泛的关注。煤的燃烧是大气人为汞排放的主要来源,我国是世界上最大的煤炭生产和消费国,同时也是《关于汞的水俣公约》首批签约国之一,因此在汞污染物的防治领域面临巨大挑战。从脱除效率、设备改造等方面综合考虑,吸附剂喷射技术是最具竞争力的燃煤烟气脱汞技术,其中最常用的吸附剂为活性炭,但其运行成本较高。研发价廉高效的新型脱汞吸附剂仍然是当前燃煤汞污染物控制领域的研究热点。本文利用可再生生物质资源,通过热解、活化和卤化铵盐改性制备具有高效脱汞性能的生物质焦基吸附剂。遵循从实验到理论、从宏观到微观的整体思路,深入研究生物质热解过程中焦炭结构的演化行为以及汞在生物质焦表面吸附的形态转化机制,定量评估生物质焦吸附剂在实际燃煤烟气条件下的喷射脱汞性能,运用先进材料表征技术和计算量子化学方法,揭示卤化铵盐改性提效机理,并构建汞在碳基吸附剂表面吸附的理论模型,以期对生物质焦基脱汞吸附剂和脱汞技术的发展提供重要的基础数据和工业应用参考。以稻壳、椰壳、杏壳等生物质为研究对象,基于热重分析探究生物质的热解成焦特性,并运用遗传算法建立生物质热解动力学分布活化能模型;结合元素分析、红外光谱、拉曼光谱、透射电子显微镜、氮吸附比表面积和孔隙度分析、扫描电子显微镜等表征方法,对生物质热解焦的表面官能团、微晶生长、孔隙分布等理化特性和演化过程进行了深度研究。通过固定床汞吸附实验,分析了热解温度对生物质焦脱汞性能的影响规律,并揭示了生物质焦脱汞性能与其理化特性之间的内在关联机制。以半纤维素、纤维素、木质素三种生物质单一组分模型化合物为参照,建立了单一组分模型化合物与天然生物质理化特性和热解演化行为的本构关系。生物质焦表面含氧官能团随热解温度升高而递减的变化趋势表明其对汞的吸附作用可能被高估。较高热解温度下逐渐生长的局部有序石墨微晶结构一方面提供了以边缘不饱和碳原子为特征的汞吸附活性位,另一方面由脱氧反应所形成的单/多重空穴缺陷也对汞在固相表面的吸附产生促进作用。具有较强吸附势的微孔结构对生物质热解焦的脱汞性能起主导作用,在600 ℃热解温度下各生物质焦的比表面积和微孔容积达到较高水平,起吸附扩散通道作用的中孔和大孔孔径则随热解温度升高而逐渐增大,从而有效降低浸渍过程活性组分和脱汞过程吸附质在颗粒内的传质阻力。木质素对生物质热解焦炭产率的贡献程度较高,而半纤维素则有利于生物质热解时在焦炭表面形成孔径更小的微孔结构。多峰分布活化能模型可更准确地描述和区分生物质热解过程中高分子裂解致挥发性产物生成、通过芳构化和缩合作用致焦炭生成等多种反应机制。由于生物质热解焦对汞的吸附脱除作用具有一定局限性,本文提出卤化铵盐化学浸渍改性和H3PO4/CO2活化的脱汞提效思路。在固定床装置上对改性生物质焦的脱汞特性展开系统的实验研究,并与多种商业活性炭进行对比。结合氮吸附比表面积和孔隙度分析、场发射扫描电镜、X射线能谱等表征技术,探究了物理孔隙结构和表面元素分布特性对改性前后生物质焦和活性炭脱汞性能的影响机制。使用汞在线分析设备和安大略湿化学法对改性生物质焦固定床汞吸附过程中吸附态汞Hgads、逸出的气相元素态汞Hg0(g)和气相氧化态汞Hg2+(g)进行定量分析,利用程序升温脱附对吸附态汞在改性生物质焦表面的吸附构型及热稳定性展开研究,结合X射线光电子能谱表征手段,建立了汞在吸附过程中的形态转化模型。经较低质量分数NH4Cl/NH4Br溶液浸渍改性后,生物质焦的脱汞性能得到显着提升,其汞吸附效率可在较长时间内维持8090%,与商业活性炭脱汞性能相当。H3PO4和CO2活化主要通过改善通道孔的孔隙结构以利于改性组分在颗粒深层担载,从而进一步提高汞的吸附效率。未改性样品对汞的脱除以物理吸附为主,超细微孔的缺乏显着限制其物理吸附能力,改性后样品对汞的脱除以化学吸附为主。在一定温度和O2浓度条件下,NH4Br改性生物质焦表面固化的吸附态汞达80%,逸出的Hg0(g)和Hg2+(g)则分别为10%左右。汞在O2作用下经HgO、HO-Hg-Br等中间产物在改性生物质焦表面形成稳定的HgBr吸附构型,逸出的Hg2+(g)主要由HgBr的歧化反应产生。降低吸附温度或减少O2浓度均可增加汞的吸附并降低逸出气相汞中Hg2+(g)的份额,O2浓度较高时,与汞的竞争吸附以及对表面溴分子的消耗可造成脱汞效率的降低。为进一步验证改性生物质焦在实际燃煤烟气环境中的脱汞性能,设计并搭建了小型循环流化床煤燃烧试验装置,并进行改性生物质焦烟气喷射脱汞的试验研究;基于安大略湿化学法建立和完善了烟气不同形态汞的采集、分析和评估机制;对烟气喷射脱汞的运行参数展开优化,同时考察了改性吸附剂对SO2、NO及有害痕量元素等多种污染物的协同脱除特性。NH4Br改性生物质焦烟气喷射脱汞效率达80%,与改性活性炭90%的脱汞效率相近;延长停留时间可显着提升吸附剂的喷射脱汞效率;两种吸附剂对SO2的脱除效率均为35%左右,改性生物质焦对NO的脱除效率约为改性活性炭的40%,体现了SO2和NO在碳基吸附剂表面的不同脱除机制。有害痕量元素在灰相中的分配特性以及在飞灰和吸附剂表面的富集特性主要受其赋存形态、热稳定性等因素的影响。吸附剂喷入后烟气中颗粒相表面富集的有害痕量元素含量提高了20%360%,半挥发性痕量元素的富集因子普遍高于非挥发性痕量元素。基于密度泛函理论,采用计算量子化学方法对所构建的碳簇分子模型和吸附体系进行几何结构优化和能量计算,并从电子结构的角度系统探究了汞在碳基吸附剂上的吸附机制。通过分子平面二维自旋布居分析对比了不同自旋多重度限制下电子自旋结构的差异性,通过电子定域化函数直观地展示了原子壳层结构、化学键、孤对电子等特征,通过静电场分析和范德华表面相互穿透距离对弱相互作用展开定量分析。结合分子轨道成分分析、键级分析和原子电荷分析,明确了汞与“锯齿”型碳边缘的共价键合作用以及与“扶手椅”型碳边缘的弱相互作用本质。首次构建了汞在碳簇模型上的多原子吸附路径,揭示了“σ空穴”的产生对汞的持续吸附具有促进作用。具有较强吸电子诱导效应的卤素原子通过改变其同环邻位碳原子周围的电子分布以提高该位点的脱汞活性。吸附能的显着提高与改性实现碳基吸附剂脱汞性能增效的实验现象相互印证。以碳正离子和氯自由基为中间产物,建立和完善了卤化物在碳基吸附剂表面对汞的氧化和吸附机制。基于微晶结构表征结果,合理构建了含缺陷和杂原子修饰的碳簇基体模型,并对汞吸附作用的影响机理进行了探索。
赵士林[8](2019)在《煤中添加剂对烟气汞形态转化和燃煤痕量元素迁移的机理研究》文中进行了进一步梳理燃煤电厂是环境中汞和痕量元素的主要人为排放源。燃煤排放的汞及痕量元素由于其巨毒性、生物累积性、环境持久性等特点而引起全世界的广泛关注。煤中添加剂进行燃煤烟气脱汞是一种易操作、低成本、高效率的脱汞技术。目前关于煤中添加剂脱汞技术的研究多关注于脱汞效率,对添加剂情况下燃煤烟气中汞的形态转化及脱除的机理还不十分明确,添加剂对燃煤烟气中痕量元素的迁移转化规律和机理的研究还少见报道。燃煤过程中痕量元素的研究多停留在痕量元素在飞灰、烟气、底灰和飞灰中的分布及固相产物中的富集特性,或者单纯使用化学热力学软件进行模拟计算等。虽然研究者已经进行了大量燃煤电厂汞排放的现场测试研究,但是对超低排放燃煤电厂中的汞和常规燃煤电厂中其他痕量元素在各空气污染物控制设备(APCDs)中的迁移转化规律的了解还不够深入。因此,明确煤中添加剂对烟气汞形态转化及脱除的影响机理、汞及其他痕量元素的迁移转化机理及排放特性,对燃煤电厂汞和其他痕量元素的排放控制及相关标准的制定具有重要的指导意义。针对上述问题,本文系统、深入地开展了煤中添加剂对烟气汞形态转化和燃煤痕量元素迁移的实验和机理研究。在6 kWth CFB实验装置上开展了煤中添加NH4Br对烟气汞形态转化及脱除的实验研究,采用OHM进行烟气汞形态浓度取样,借助比表面积及孔隙度分析仪(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线荧光分析(EDXRF)等手段进行燃煤飞灰的物理化学形态表征,使用汞程序升温脱附的方法(Hg-TPD)确定燃煤飞灰中的汞形态。研究结果表明:贵州无烟煤燃烧烟气中的Hgp浓度大大高于Hg0和Hg2+的浓度,底灰中的汞含量可以忽略。飞灰中较高的未燃碳含量和较强的气-固相互作用导致了原煤燃烧烟气中较高的Hgp份额。随着NH4Br添加量的增加,燃煤烟气中Hg0和Hg2+的浓度和比例均减少,烟气中Hgp的浓度和比例对应增加。Hg0转化率和气态汞(Hgg,Hgg=Hg0+Hg2+)脱除率均随着NH4Br添加量的增加而增加,在0.3%NH4Br添加量下达到极大值;说明煤中添加NH4Br对燃煤过程中Hg0向Hg2+、Hgp的转化及汞的脱除具有积极的促进作用。添加的NH4Br在炉膛中分解成为活性溴,促进了烟气汞的均相和非均相氧化反应;在NH4Br添加下,飞灰上的一些汞化合物(如HgS(red)、HgO、和HgSO3)会被活性溴进一步氧化,生成更多的HgO和HgSO4。在沉降炉(DTF)实验装置上开展了烟煤燃烧过程中Cl、As、Cr、Mn、Ba迁移转化的实验研究,分别采用US EPA Method 26和US EPA Method 29标准方法对烟气中Cl和其他四种痕量元素进行了取样,借助高效液相色谱(HPLC)与电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)联用测定燃煤飞灰中As形态浓度,结合化学热力学计算,探讨了煤燃烧过程中Cl、As、Cr、Mn、Ba的形态转化以及煤中Cl含量对这些痕量元素形态转化的影响。实验结果表明:燃煤烟气中Cl几乎均匀地分布在烟气气相和颗粒物中,且烟气气相Cl分布量高于颗粒态的分布量。As、Cr、Mn、Ba这四种痕量元素主要分布在飞灰中,极少分布在烟气气相中。烟气中HCl、Cl2浓度远高于其他四种气态痕量元素Asg、Crg、Mng、Bag的浓度,HCl是烟气气态中主要的Cl形态。颗粒态痕量元素(Asp、Crp、Mnp、Bap)的浓度远高于其气态浓度。得到了Cl、As、Cr、Mn、Ba在煤灰中的相对富集因子,其中Cl、As具有一定的挥发性,且Cl的挥发性远高于As;Cr、Mn、Ba三种痕量元素具有一定的富集特性。As5+是飞灰中As的主要形态,占飞灰As总量的93.79%。结合化学热力学理论,深入研究了燃煤过程中痕量元素Cl、As、Cr、Mn、Ba的形态转化机制和影响因素。研究结果表明:原煤燃烧时,在200-1400oC范围内,HCl(g)是烟气中主要的Cl形态。HCl(g)随温度升高而先升高后降低;Cl2(g)在温度低于300oC时有明显形成,随温度降低而逐渐增加;Cl(g)在温度高于1100oC时有明显形成,随着温度升高而升高。在200-1073oC范围内,FeAsO4是主要的As形态;温度高于1073oC时,FeAsO4有明显的分解现象,转化成AsO(g)和AsO2(g),且温度越高,分解越剧烈;结合实验和模拟结果,可以推测煤灰中As的主要形态是FeAsO4。在200-1400oC范围内,Cr2O3是主要的Cr形态。温度高于636oC时,发生Cr2O3向Cr2FeO4的转化,且温度越高,转化程度越高。在不同的温度区间,Mn的主要化合形态不同。在200-527oC范围内,MnSO4和MnO2是主要的Mn形态;在527-855oC范围内,发生MnSO4向MnO2、FeMnO4的转化,以转化为MnO2的路径为主;在855-1400oC范围内,发生MnSO4和MnO2向FeMnO4和Mn2SiO4的转化。在200-1400oC范围内,MnSO4、MnO2、FeMnO4、Mn2SiO4均有明显的比例,而气态Mn化合物(MnO2(g)、MnCl2(g)、MnS(g))的含量及份额极低,几乎为零。在200-1400oC范围内,BaSO4和BaSiO3是主要的Ba态。在200-855oC范围内,BaSO4是主要的Ba形态,温度高于855oC时,随温度的增加,发生BaSO4向BaSiO3的转化。当增加煤中Cl含量至0.08 mol时,其对Cl(g)形成的起始温度(1100 oC)没有明显的变化,但拓宽了Cl2(g)的形成温度区间(由未添加时的300oC拓宽至添加后的500oC);整体而言,其对燃煤过程中As、Cr、Mn、Ba的形态转化没有显着的影响,但对AsCl3(g)、CrO2Cl2(g)、MnCl2(g)、BaCl2(g)的形成具有一定的影响。对一台配置SCR、ESP、WFGD、WESP的660 MW、燃用低氯、低汞、低硫烟煤的超低排放燃煤电厂进行了汞排放的现场测试。采用OHM标准方法对APCDs前后五个取样点进行了烟气汞的同时取样,并收集了煤、锅炉底灰、ESP灰、脱硫剂新鲜浆液、脱硫产物石膏、脱硫废水、WESP新鲜水及废水等样品。在Hg-TPD实验台上进行了上述固体样品中的汞形态分析,借助SEM、X射线衍射仪(XRD)对煤及副产物的表观物理形态和化学成分进行了表征。研究结果表明:烟囱排放的Hg0占比最高,汞在底灰中的份额最小。SCR装置有利于烟气Hg0向Hg2+/Hgp的转化;ESP和WESP可以捕捉烟气汞,特别是Hgp;WFGD可以脱除烟气Hg2+但是在湿法脱硫过程中会发生Hg0的再释放。HgCl2、HgS(black)、和HgS(red)是脱硫石膏中主要的汞化合物。SCR对烟气Hg0的氧化在其脱除过程中起着重要的作用;WFGD对烟气Hg2+具有良好的捕捉效果。APCDs对烟气总汞的脱除效率遵循如下的顺序:WFGD>ESP>WESP,配置WESP的燃煤电厂可以进一步脱除烟气汞。本研究中该超低排放燃煤电厂的汞排放因子是1.56 g/1012 J,小于我国燃煤电厂汞排放因子的平均值。脱硫石膏中的汞含量高于相关土壤标准中汞含量限值,而底灰和ESP灰中的汞含量低于该土壤标准中的汞含量限值。WFGD废水中的汞浓度高于相关的水质排放标准,在其排放或处理过程中应引起足够的重视。详细阐述了汞在炉膛、SCR、ESP、WFGD、WESP的迁移转化过程。对一台配置SCR、ESP、WFGD的320 MW燃煤电厂进行了其他痕量元素(Zn、Sb、Pb、Cd、As、Cr、Mn、Ba)排放的现场测试研究。采用US EPA Method 29对APCDs前后四个取样点进行烟气中其他痕量元素的同时取样,并采集煤、ESP灰、锅炉底灰、脱硫剂新鲜浆液、脱硫废水等样品。借助扫描电子显微镜和X射线能谱仪(SEM-EDX)、XRD进行上述固体样品的物理化学特性表征。研究结果表明:绝大部分痕量元素分布在ESP灰和锅炉底灰中,排放到大气中的痕量元素较少。相对于其他痕量元素,Mn和Ba分布在底灰中的质量份额较高。ESP前烟气中颗粒态痕量元素具有较大的份额,ESP和WFGD对烟气痕量元素具有良好的协同脱除效率,为99.96%-99.99%,其中ESP的贡献率约为99.97%。Mn和Ba均等地富集在飞灰和底灰中,他们的相对富集因子均大于1。在煤燃烧过程中,As、Cd、Sb、Zn、Pb和Cr倾向于富集在飞灰中。排放到大气中的痕量元素浓度相对较低(3.5×10-3μg/m3-4.30μg/m3)。排放因子为0.001 g/1012J-1.473 g/1012J。最后,详细地讨论了这些痕量元素在煤燃烧过程中的迁移转化机理。
章康[9](2019)在《粉煤提质及部分热解气化反应特性实验研究》文中研究指明能源是人类社会生存发展的重要基础。伴随着世界经济的高速发展,能源消耗量不断增加,也造成了各种环境问题。能源的清洁高效利用和低碳可持续发展,是未来能源的发展趋势。煤炭资源是我国的主要能源,但直接燃烧的利用方式不仅效率低下,还会造成各种污染问题。因此,推进煤炭的清洁开发和利用,鼓励洁净煤的研发和推广,以煤为原料制取醇醚燃料、煤制取天然气、煤制油、煤制乙二醇等替代石油产品,对于我国国民经济的健康可持续发展有着至关重要的意义。基于此,本文进行了一系列的研究工作。首先研究褐煤的水分赋存形态,干燥和重吸收机理特性,微波提质及回收水成分测试和低温热解提质特性。研究表明,根据结合能大小,褐煤中水分可分为自由水、化学束缚水、过渡束缚水和物理束缚水。当温度增加,粒径减小,总干燥时间缩短。微波加热可以有效去除褐煤中水分,提高煤的品位。回收水中检测到的阳离子浓度都在1 ppm以下,阴离子浓度都在10 ppm以下,重金属阳离子浓度均低于0.03 ppm。经过活性炭、超滤膜和加碱中和处理,回收水达到水分回收利用标准。褐煤低温热解提质改变了煤中官能团结构,增大芳碳率和环缩合度,有效提高煤阶。热解温度升高,半焦产率逐渐降低,煤气和焦油产率则不断增加至20.5%和7.6%。接着,采用固定床管式炉和自制式沉降炉分别对褐煤和烟煤中高温热解特性进行多层次的探索,并通过气相色谱、傅立叶红外、氮气吸附和色谱质谱联用仪等方法分析三相产物。固定床热解中,热解气产量随温度增加,神华煤热解气产量在618749 ml/g,白音华煤热解气产量在418510 ml/g;热解气成分中,H2含量增加,CO含量轻微增加而CH4和CO2相对含量减少,C2-C4含量总体呈下降趋势。随着热解温度增加,热解气的单位热值减少,但总热值增加。沉降炉热解时,随着热解温度的升高,H2和CO含量增加,CH4含量减少。热解可以有效除去煤中水分,提高固定碳含量,从而提升煤阶。随着热解温度升高,粉煤的热解半焦产率和焦油产率逐渐减少,热解气产率逐渐增加。然后,本文利用上述沉降炉热解得到的粉焦,研究半焦气化、燃烧及污染物释放特性,并建立相应模型进行动力学分析。气化过程中,半焦反应活性受化学反应速率和气化剂扩散的共同影响,化学反应速率和气化温度、半焦本身化学结构等有关,气化剂扩散则与孔隙结构有关。气化温度的提高大大加快气化反应,缩短气化时间,增强气化活性。气化气氛对于气化反应影响明显,随着CO2分压增加,气化反应速率加快。混合模型很好地弥补了均相反应模型和收缩核模型,烟煤和粉焦的煤阶高,结构稳定,气化活化能高。热解有效脱除水分,提高煤阶,造成整体的燃烧曲线往高温区移动。燃烧过程的NOx和SO2排放量均低于30 mg/MJ-半焦。最后,本文研究了煤粉和生物质的共热解气化特性,借助碱性物质和高效Ni/ZrO2催化剂对煤粉进行定向气化调控,并进行全生命周期分析。煤和生物质共热解时,热解气的品质和产量会比煤单独热解时有了很大提高。煤的碱性气化比褐藻的碱性气化产生更多的H2产量以及更少的CH4产量。煤的定向气化调控过程中,氢氧化物与Ni催化剂的结合促进了煤分子脱氢和气体转化,从而生成99.01%纯度的51.12mmol H2/g煤。通过全生命周期分析,燃烧和碱性催化气化反应所产生的能量分别为781 kJ/mol-纤维素和1060 kJ/mol-纤维素,生物质燃烧产生的CO2比碱性气化多60倍。碱性气化反应在抑制CO2生成的同时产生更高能量,在清洁生物能源耦合碳捕集存储方面有很大应用前景。
许洋[10](2019)在《含Cl/Br废弃物衍生吸附剂脱汞及其反应机理研究》文中研究说明燃煤电站被认为是我国最大的人为汞排放源之一,而燃煤烟气中汞的排放控制难点在于如何控制单质汞(Hg0)的排放。目前活性炭喷射技术(ACI)被认为是脱除燃煤烟气中汞最为有效的方法,但是原始活性炭对Hg0的脱除效果不佳,导致喷射过程中的C/Hg比较高。基于此,大量学者采用含Cl/Br的化学试剂对原始活性炭进行浸渍改性以期提高其脱汞性能,但是浸渍改性会消耗大量的化学试剂且改性步骤繁琐耗时,这使得ACI的发展受到限制。针对这一问题,本文提出以城市固体废弃物(木竹、PVC塑料和溴系阻燃塑料)为原料,采用一步共热解法制备Cl/Br改性生物焦脱汞吸附剂的新思路,其中生物焦的性质与活性炭类似但其成本远低于活性炭,因此该方法有望从活性组分、碳基材料和制备方法三方面降低吸附剂成本。本文首先探究了PVC强化生物焦脱汞性能的可行性。共热解过程中引入PVC会造成含Cl生物焦孔道结构的堵塞,生物焦的比表面积和孔容积也相应降低,PVC中的Cl以KCl和C-Cl官能团的形式被固定在生物焦中,这有利于减少PVC在热解过程中Cl的释放。共热解过程中PVC的引入可以大幅提高生物焦的脱汞性能,含Cl生物焦的脱汞性能随着热解温度、PVC/木竹混合比例的增加呈现出先增加后减小的趋势,含Cl吸附剂的最佳制备参数为600 ℃和PVC/木竹混合比例为1:3。化学吸附在含Cl生物焦的脱汞过程中起主导作用,C-Cl官能团为化学吸附活性位,具体过程为Hg0首先以物理吸附的方式吸附在含Cl生物焦表面,接着被C-Cl氧化为HgCl2。其次,探究了溴系阻燃塑料对生物焦脱汞性能的强化作用及相关机理。溴系阻燃塑料与木竹在共热解过程中发生交互作用,使得溴系阻燃塑料中的Br以Br-和C-Br官能团的形式存在于生物焦中,塑料热解残渣的存在使得含Br生物焦的比表面积降低,且溴系阻燃塑料的添加比例越大,含Br生物焦的比表面积越小。含Br生物焦的脱汞性能远高于原始生物焦,含Br吸附剂的最佳制备参数为600 ℃和溴系阻燃塑料/木竹混合比例为1:1。含Br生物焦的脱汞性能随着空速的增加而降低,O2,NO,HCl和SO2对Hg0的脱除具有促进作用,H2O对Hg0的脱除具有抑制作用。脱汞过程中,原始生物焦表面的含氧官能团(C=O)可将Hg0氧化为HgO,含Br生物焦表面的含Br官能团(C-Br)可将Hg0氧化为HgBr2。针对共热解过程中引入塑料会造成生物焦孔道结构堵塞以及喷入碳基吸附剂会造成飞灰品质降低的问题,本文提出制备高比面积、磁性易分离的生物焦脱汞吸附剂。热解过程中铁的催化作用使得生物焦的比表面积和表面官能团含量增加,削弱了塑料热解残渣对生物焦孔道结构的堵塞作用。磁性生物焦具有超顺磁性,含铁物质在热解过程中转化为Fe3O4磁性介质。铁的引入可以扩大生物焦的脱汞反应温度区间,磁性含Cl生物焦的最佳制备参数为700 ℃、Fe(NO3)3溶液浓度为0.05 wt.%。HCl,NO,SO2和O2会促进磁性含Cl生物焦对Hg0的脱除过程,H2O会抑制Hg0的脱除过程。磁性Cl/Br改性生物焦在汞吸附容量和吸附速率上均优于美国商用脱汞活性炭,且含Br生物焦的脱汞性能优于含Cl生物焦。磁性生物焦的脱Hg0过程为吸附反应,磁性含Cl生物焦表面的Fe3O4,C-Cl和C=O可为Hg0的脱除提供化学吸附活性位。最后,本文将脱汞后的废弃物衍生吸附剂进行淋滤实验,探究了吸附剂中Hg/Cl/Br的稳定性,并将其与化学浸渍Cl/Br活性炭和美国商用脱汞活性炭进行对比。研究表明,Hg在含Br吸附剂表面的稳定性优于含Cl吸附剂,Hg在共热解吸附剂表面的稳定性优于化学浸渍吸附剂,且热解过程中铁的引入可以进一步提升吸附剂中Hg的稳定性。吸附剂中Hg的淋出率随着淋滤时间和液固比的增加而增加,随着p H的增加呈现出先减少后增加的趋势。柱淋滤实验中Hg的淋出量远超过批淋滤实验中汞的淋出量。Cl/Br在共热解吸附剂表面的稳定性优于化学浸渍吸附剂,且热解过程中铁的引入可以进一步提升吸附剂中Cl/Br的稳定性。吸附剂中Cl/Br的淋出率随着淋滤时间、液固比的增加而增加,极酸条件会促进吸附剂中Cl/Br的淋出。水洗预处理可在一定程度上缓解吸附剂填埋处置过程中的Cl/Br污染问题,特别是对磁性含Br吸附剂。淋滤过程不会对共热解吸附剂的晶体结构、表面官能团产生明显影响,但是会促进吸附剂中Cl/Br的浸出,且Cl-(或Br-)浸出比例高于C-Cl(或C-Br)。
二、烟煤温和热解时煤挥发性对汞脱除率影响(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、烟煤温和热解时煤挥发性对汞脱除率影响(论文提纲范文)
(1)煤中汞的赋存形态及其在超低排放机组中迁移转化与稳定化(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 煤中汞的赋存形态 |
1.2.2 煤中汞赋存形态分析方法 |
1.2.3 煤中汞与硫元素的依存关系 |
1.2.4 燃烧前汞减排技术 |
1.2.5 燃煤机组协同控汞技术 |
1.2.6 燃煤机组脱硫浆液中汞的稳定化 |
1.3 文献总结及主要研究内容 |
1.3.1 文献总结 |
1.3.2 主要研究内容 |
第2章 不同煤阶中汞的赋存形态及其热稳定性 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验样品 |
2.2.2 工业分析及硫和汞含量 |
2.2.3 程序升温热解法 |
2.2.4 逐级化学提取法 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 实验方法的汞平衡检验 |
2.3.2 五个煤阶中汞含量分布 |
2.3.3 煤中汞的热稳定特性 |
2.3.4 汞赋存形态与煤阶关系 |
2.3.5 不同形态汞热稳定性 |
2.3.6 热解过程汞和含硫气体析出特性 |
2.4 本章小结 |
第3章 煤中汞与硫含量及赋存形态的依赖关系 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验样品 |
3.2.2 样品分析 |
3.2.3 汞与硫相关性分析方法 |
3.2.4 逐级化学提取法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 Spearman秩相关分析结果 |
3.3.2 总汞含量与全硫量的关系 |
3.3.3 总汞含量与有机硫的关系 |
3.3.4 总汞含量与无机硫的关系 |
3.3.5 形态汞和形态硫的关系 |
3.4 本章小结 |
第4章 洗煤过程汞的迁移转化及其热稳定性 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验样品 |
4.2.2 样品分析 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 汞和硫的平衡检验 |
4.3.2 样品物性及汞含量 |
4.3.3 煤中总汞迁移特性 |
4.3.4 洗煤过程对不同形态汞迁移特性的影响 |
4.3.5 洗煤过程对总汞热稳定性的影响 |
4.3.6 洗煤过程对形态汞热释放特性的影响 |
4.3.7 洗煤过程中汞和硫的释放行为 |
4.4 本章小结 |
第5章 超低排放燃煤机组全流程汞的迁移转化特性 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 取样位置 |
5.2.2 取样方法 |
5.2.3 样品分析 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 入炉燃料中汞含量 |
5.3.2 烟气中汞含量及其形态 |
5.3.3 燃煤固相副产物中汞含量 |
5.3.4 煤及其燃烧副产物中汞的稳定性 |
5.3.5 烟气污染物控制设备协同控汞能力 |
5.4 本章小结 |
第6章 超低排放燃煤机组脱硫浆液中汞迁移及稳定性 |
6.1 引言 |
6.2 实验部分 |
6.2.1 脱硫浆液中汞的迁移转化实验 |
6.2.2 固态石膏中汞的热稳定性 |
6.2.3 固态石膏中汞的环境风险评价 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 脱硫浆液中汞的迁移转化规律 |
6.3.2 添加剂对脱硫浆液中汞迁移转化的影响 |
6.3.3 添加剂对脱硫石膏中汞热稳定性的影响 |
6.3.4 添加剂对脱硫石膏中汞环境风险的影响 |
6.4 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
攻读博士学位期间参加的科研工作 |
致谢 |
作者简介 |
(2)CoOx-Fe2O3改性ZSM-5分子筛去除燃煤烟气中Hg0的实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 汞及其危害 |
1.1.2 大气中汞污染的主要来源 |
1.2 燃煤电厂汞排放控制技术 |
1.2.1 燃烧前脱汞 |
1.2.2 燃烧中脱汞 |
1.2.3 燃烧后脱汞 |
1.3 ZSM-5 分子筛概述 |
1.3.1 ZSM-5 分子筛结构 |
1.3.2 ZSM-5 分子筛应用 |
1.4 研究目的、意义及内容 |
1.4.1 研究目的与意义 |
1.4.2 主要研究内容 |
1.5 本章小结 |
第二章 吸附剂的制备表征及实验系统设计 |
2.1 吸附剂的制备 |
2.1.1 吸附剂制备材料及仪器 |
2.1.2 吸附剂制备方法 |
2.2 吸附剂的表征 |
2.2.1 傅里叶红外光谱(FT-IR) |
2.2.2 X-射线粉末衍射(XRD) |
2.2.3 比表面积测定及孔结构分析(BET) |
2.2.4 扫描电镜分析(SEM) |
2.2.5 氢气程序升温还原(H_2-TPR) |
2.2.6 X-射线光电子能谱(XPS) |
2.3 实验设计 |
2.3.1 实验气体、试剂及仪器 |
2.3.2 实验系统 |
2.3.3 实验方法 |
2.3.4 实验数据处理 |
2.4 吸附动力学与热力学模型 |
2.4.1 吸附动力学模型 |
2.4.2 热力学模型 |
2.5 本章小结 |
第三章 吸附剂烟气脱汞性能研究 |
3.1 Co_xFe-ZSM-5对脱汞性能影响实验 |
3.1.1 负载量对脱汞性能的影响 |
3.1.2 金属氧化物的质量比对脱汞性能的影响 |
3.1.3 反应温度对脱汞性能的影响 |
3.1.4 金属氧化物分散对脱汞性能的影响 |
3.2 烟气组分对脱汞性能影响实验 |
3.2.1 O_2对脱汞效果的影响 |
3.2.2 NO对脱汞效果的影响 |
3.2.3 SO_2对脱汞效果的影响 |
3.3 吸附剂再生实验 |
3.3.1 再生温度的影响 |
3.3.2 再生气氛的影响 |
3.3.3 再生次数的影响 |
3.4 本章小结 |
第四章 吸附剂表征与结果分析 |
4.1 FT-IR结果分析 |
4.2 XRD结果分析 |
4.3 BET结果分析 |
4.4 SEM结果分析 |
4.5 H_2-TPR结果分析 |
4.6 XPS结果分析 |
4.7 吸附剂脱汞机理 |
4.8 本章小结 |
第五章 吸附动力学与热力学模型分析 |
5.1 动力学分析 |
5.2 热力学分析 |
5.3 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 研究创新点 |
6.3 研究展望和建议 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间的研究成果 |
(3)准东煤基活性焦的汞吸附、脱附及回收过程研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 汞的特性及应用 |
1.1.2 汞污染来源及危害 |
1.2 研究现状及进展 |
1.2.1 燃煤电厂烟气中汞控制技术 |
1.2.2 活性焦脱汞技术 |
1.2.3 活性焦脱附再生技术 |
1.2.4 汞的回收技术 |
1.3 课题的提出 |
1.4 本文研究内容 |
第2章 准东煤基吸汞特征活性焦的定向制备 |
2.1 实验装置及方法 |
2.2 制备工艺对活性焦的物化特性的影响 |
2.2.1 活性焦化学元素演变 |
2.2.2 活性焦物理性质分析 |
2.2.3 促进汞吸附的表面官能团演变 |
2.3 活性焦物化性质与吸附性能的关系 |
2.3.1 不同活性焦对Hg~0吸附过程 |
2.3.2 物理性质对吸附性能的影响 |
2.3.3 表面化学性质对吸附性能的影响 |
2.4 准东煤基活性焦定向制备反应机理 |
2.5 本章小结 |
第3章 准东煤基活性焦对Hg~0的吸附性能及机理研究 |
3.1 不同气氛对活性焦吸附Hg~0的影响 |
3.1.1 O_2对吸附性能的影响 |
3.1.2 SO_2+O_2对吸附性能影响 |
3.1.3 SO_2+O_2+H_2O对吸附性能影响 |
3.1.4 其他气氛对吸附性能的影响 |
3.2 Hg~0的强化吸附性能及机理 |
3.2.1 不同气氛活性焦对强化吸附性能的影响 |
3.2.2 活性焦对Hg~0强化吸附机理 |
3.2.3 Hg~0在活性焦上强化吸附模型及热力学分析 |
3.3 本章小结 |
第4章 乏焦的解吸性能及机理研究 |
4.1 实验装置及方法 |
4.2 不同解吸方式对活性焦的影响 |
4.2.1 吸Hg~0后活性焦的解吸过程 |
4.2.2 活性焦物化性质的演变 |
4.2.3 活性焦对Hg~0再吸附性能 |
4.2.4 不同解吸条件下解吸机理分析 |
4.3 微波对强化吸附后活性焦的影响 |
4.3.1 强化吸附后活性焦的解吸过程 |
4.3.2 活性焦物化性质的演变 |
4.3.3 活性焦对Hg~0再次吸附性能 |
4.3.4 强化吸附后活性焦的解吸机理 |
4.4 高温快速解吸对活性的影响 |
4.4.1 活性焦物化性质的演变 |
4.4.2 活性焦对Hg~0的再吸附性能 |
4.4.3 快速解吸过程中原位活化机理 |
4.5 解吸过程中热力学计算 |
4.6 本章小结 |
第5章 汞的回收及深度固化性能研究 |
5.1 实验装置及方法 |
5.2 冷凝回收Hg~0 |
5.2.1 温度与饱和蒸气压的关系 |
5.2.2 载气量对冷凝效率的影响 |
5.2.3 冷凝温度与冷凝效率分析 |
5.3 汞的深度固化 |
5.3.1 反应工况对HgS合成的影响 |
5.3.2 反应工况对HgSe合成的影响 |
5.3.3 HgS及HgSe的热力学计算 |
5.4 活性焦脱汞技术工业应用分析 |
5.5 本章小结 |
第6章 全文总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 主要创新点 |
6.3 建议和展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间的主要成果 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(4)循环流化床燃煤机组汞的排放与迁移转化特征(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.1.1 汞的性质及危害 |
1.1.2 汞污染的来源 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 煤燃烧过程汞释放与转化 |
1.2.2 燃煤电站汞排放特性 |
1.2.3 燃煤汞排放控制技术 |
1.3 文献总结及主要内容 |
1.3.1 文献总结 |
1.3.2 主要内容 |
第2章 取样方法和测试设备 |
2.1 取样方法 |
2.1.1 烟气样品 |
2.1.2 烟气样品 |
2.2 样品汞含量测试方法 |
2.3 主要测试设备和仪器 |
2.4 小结 |
第3章 25MW循环流化床机组汞排放特性和迁移行为 |
3.1 引言 |
3.2 测试对象和方法 |
3.2.1 取样位置 |
3.2.2 取样方法 |
3.2.3 样品分析 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 入炉燃料中汞含量 |
3.3.2 汞质量平衡及燃烧产物中的分布 |
3.3.3 空气预热器对汞迁移的影响 |
3.3.4 除尘装置对汞迁移的影响 |
3.4 小结 |
第4章 飞灰特性及其汞富集规律 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 两种类型锅炉飞灰特性比较 |
4.3.2 飞灰的汞含量及其分布规律 |
4.3.3 飞灰表面结构对其汞分布的影响 |
4.3.4 飞灰未燃尽碳对其汞分布的影响 |
4.3.5 飞灰反应性对其汞分布的影响 |
4.4 小结 |
第5章 飞灰吸附汞性能及动力学特性 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 样品预处理方法 |
5.2.2 实验设备及方法 |
5.2.3 数据处理方法 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 温度对飞灰吸附性能的影响 |
5.3.2 入口汞浓度对飞灰吸附性能的影响 |
5.3.3 气体流量对飞灰吸附性能的影响 |
5.3.4 动力学特性分析 |
5.4 小结 |
第6章 燃煤电站循环流化床机组飞灰汞热释放特性 |
6.1 引言 |
6.2 实验部分 |
6.2.1 样品来源 |
6.2.2 实验装置和方法 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 飞灰原样中汞含量 |
6.3.2 温度对飞灰汞释放的影响 |
6.3.3 热处理时间对飞灰汞释放的影响 |
6.3.4 飞灰中汞化合物及其释放规律 |
6.3.5 飞灰汞释放动力学特性 |
6.4 结论 |
第7章 CuCl_2改性循环流化床机组飞灰汞吸附特性 |
7.1 引言 |
7.2 实验部分 |
7.2.1 样品制备 |
7.2.2 实验装置及方法 |
7.3 结果与讨论 |
7.3.1 负载量对飞灰吸附汞性能的影响 |
7.3.2 温度对改性飞灰吸附汞性能的影响 |
7.3.3 动力学特性 |
7.4 小结 |
第8章 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
攻读博士学位期间参加的科研工作 |
致谢 |
作者简介 |
(5)脱硫废水零排放耦合燃煤汞排放控制的实验研究及量子化学模拟(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 煤中痕量元素 |
1.3 汞及其排放特征 |
1.4 燃煤烟气中汞的控制方法 |
1.4.1 汞吸附剂开发 |
1.4.2 汞的氧化 |
1.4.3 现有污染物控制装置脱汞研究 |
1.5 脱硫废水零排放 |
1.5.1 脱硫废水特征 |
1.5.2 脱硫废水零排放工艺路线 |
1.6 脱硫废水零排放工艺及项目发展 |
1.7 氯添加对汞脱除的研究 |
1.7.1 氯对燃煤烟气中汞脱除的研究 |
1.7.2 氯改性在活性炭上的应用 |
1.7.3 氯元素作为燃煤添加剂的应用 |
1.7.4 氯添加方案的比较 |
1.8 汞排放控制的量子化学计算研究 |
1.9 本文的研究内容与技术路线 |
1.9.1 研究内容 |
1.9.2 技术路线 |
第二章 某电厂汞排放特征及其脱硫废水水质特征 |
2.1 燃煤机组基本参数 |
2.2 机组汞排放特性 |
2.2.1 烟气采样方法 |
2.2.2 测点布置及测试工况 |
2.2.3 样品检测方法 |
2.3 燃煤机组汞排放特性 |
2.3.1 烟气净化系统对烟气中汞的脱除影响 |
2.3.2 机组汞平衡计算 |
2.4 燃煤电厂脱硫废水 |
2.4.1 电厂脱硫废水处理流程 |
2.4.2 脱硫废水水质检测 |
2.5 本章小结 |
第三章 管式炉中氯添加对燃煤过程中汞析出规律研究 |
3.1 煤中汞析出的热力学分析 |
3.1.1 热力学模拟基本原理 |
3.1.2 热力学计算输入条件 |
3.1.3 热力学模拟结果 |
3.2 实验装置与汞测试系统 |
3.2.1 实验及分析方法 |
3.2.2 实验数据分析方法 |
3.3 原煤中汞的析出特性 |
3.3.1 温度对原煤中汞析出的影响 |
3.3.2 原煤燃烧烟气中汞形态分布 |
3.4 加氯后煤中汞的析出特性 |
3.4.1 加氯后煤中汞的析出率与析出浓度 |
3.4.2 加氯后煤中析出汞形态分析 |
3.5 煤中汞的赋存状态 |
3.5.1 缓慢程序升温实验 |
3.5.2 固定温度实验 |
3.5.3 加氯后固定温度实验 |
3.6 加氯后煤中其他重金属析出特性 |
3.7 汞平衡计算 |
3.8 本章小结 |
第四章 燃煤添加氯后汞排放控制的流化床试验研究 |
4.1 试验设备与原料 |
4.1.1 试验原料 |
4.1.2 试验设备 |
4.2 试验方法 |
4.2.1 测点布置与工况安排 |
4.2.2 试验步骤 |
4.2.3 烟气测量 |
4.2.4 汞测量 |
4.3 结果与分析 |
4.3.1 气态污染物的排放 |
4.3.2 温度与氯添加对烟气中汞排放规律的影响 |
4.3.3 SCR脱硝系统对烟气中汞析出的影响 |
4.3.4 布袋除尘系统对烟气中汞的影响 |
4.3.5 湿法脱硫系统对烟气中汞的影响 |
4.3.6 飞灰底渣中的汞含量变化 |
4.3.7 汞平衡计算 |
4.4 本章小结 |
第五章 汞与氯主要基元反应的量子化学计算研究 |
5.1 计算方法介绍 |
5.2 反应物、反应产物基态几何结构优化 |
5.3 Hg+Cl_2=HgCl+Cl反应机理分析 |
5.3.1 反应过程 |
5.3.2 能量变化 |
5.3.3 反应动力学参数计算 |
5.4 Hg+HCl=HgCl+H反应机理分析 |
5.4.1 反应过程 |
5.4.2 能量变化 |
5.4.3 反应动力学参数计算 |
5.5 Hg+HClO=HgCl+OH反应机理分析 |
5.5.1 反应过程 |
5.5.2 能量变化 |
5.5.3 反应动力学参数计算 |
5.6 HgCl+HCl=HgCl_2+H反应机理分析 |
5.6.1 反应过程 |
5.6.2 能量变化 |
5.6.3 反应动力学参数计算 |
5.7 HgO+HCl=HgCl+OH反应机理分析 |
5.7.1 反应过程 |
5.7.2 能量变化 |
5.7.3 反应动力学参数计算 |
5.8 本章小结 |
第六章 全文总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 下一步研究工作与建议 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间成果 |
致谢 |
(6)凹凸棒石负载MnOx脱除烟气中Hg0的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 我国的能源现状 |
1.1.2 汞的主要性质及危害 |
1.1.3 我国汞的排放及控制现状 |
1.2 烟气脱汞的技术 |
1.2.1 燃烧前脱汞 |
1.2.2 燃烧中脱汞 |
1.2.3 燃烧后脱汞 |
1.3 脱汞催化剂 |
1.3.1 催化剂的活性组分 |
1.3.2 催化剂的载体 |
1.4 本文的研究内容和意义 |
第二章 实验装置与方法 |
2.1 仪器与试剂 |
2.1.1 实验试剂 |
2.1.2 实验仪器 |
2.2 催化剂的制备 |
2.3 实验装置与方法 |
2.3.1 模拟烟气系统 |
2.3.2 催化剂的活性评价 |
2.3.3 暂态响应实验 |
2.3.4 程序升温脱附(TPD) |
2.4 催化剂的表征 |
2.4.1 催化剂的比表面积和孔分布的测试(BET) |
2.4.2 扫描电镜分析(SEM) |
2.4.3 热重分析(TG) |
2.4.4 傅里叶变换红外光谱(FT-IR) |
2.4.5 X射线衍射(XRD) |
第三章 MnO_x/PG催化剂脱汞性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 催化剂的制备 |
3.2.2 催化剂的活性评价 |
3.2.3催化剂的再生实验 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 MnO_x/PG催化剂脱除Hg~0 的活性 |
3.3.2 温度对MnO_x/PG催化剂脱汞性能的影响 |
3.3.3 入口汞浓度对MnO_x/PG催化剂脱汞性能的影响 |
3.3.4 空速对MnO_x/PG催化剂脱汞性能的影响 |
3.3.5 MnO_x/PG催化剂的再生实验 |
3.4 小结 |
第四章 烟气成分对MnO_x/PG催化剂脱汞性能的影响 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 催化剂的制备 |
4.2.2 催化剂的活性评价 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 O_2、SO_2、H_2O对 MnO_x/PG脱除Hg~0 的影响 |
4.3.2 O_2浓度对Hg~0脱除性能的影响 |
4.3.3O_2的暂态响应实验 |
4.3.4 SO_2浓度对Hg~0脱除性能的影响 |
4.3.5SO_2的暂态响应实验 |
4.3.6 MnO_x/PG催化剂上捕获汞的形态 |
4.4 小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 进一步工作建议 |
参考文献 |
致谢 |
作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文 |
(7)改性生物质焦吸附剂脱汞的机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 汞的性质与危害 |
1.1.2 燃煤汞污染现状 |
1.1.3 燃煤汞污染防治法规 |
1.1.4 生物质资源的利用 |
1.2 汞污染防治的国内外研究进展 |
1.2.1 汞的生物地球化学循环 |
1.2.2 煤中汞的分布和赋存状态 |
1.2.3 燃煤汞的迁移和转化 |
1.3 燃煤脱汞技术进展 |
1.3.1 煤炭提质协同脱汞技术 |
1.3.2 炉内添加剂脱汞技术 |
1.3.3 现有污染物控制装置协同脱汞技术 |
1.3.4 烟气调质脱汞技术 |
1.3.5 吸附剂脱汞技术 |
1.4 计算量子化学汞吸附物理化学机理研究进展 |
1.4.1 汞与金属/合金的相互作用 |
1.4.2 汞在金属氧化物表面的催化氧化 |
1.4.3 汞在碳基吸附剂表面的吸附 |
1.5 课题的研究目标及内容 |
1.5.1 研究目标 |
1.5.2 研究内容 |
1.6 本章小结 |
第二章 生物质热解焦的结构演化行为及其脱汞特性 |
2.1 引言 |
2.2 实验装置与表征方法 |
2.2.1 实验样品的制备 |
2.2.2 固定床汞吸附实验系统 |
2.2.3 吸附剂的表征分析 |
2.3 生物质的热解动力学 |
2.3.1 热重分析 |
2.3.2 生物质的组分解析 |
2.3.3 热解过程的动力学分析 |
2.4 生物质焦的结构演化特性 |
2.4.1 元素分析 |
2.4.2 表面官能团分析 |
2.4.3 微晶结构分析 |
2.4.4 孔隙结构分析 |
2.5 生物质焦的脱汞特性 |
2.6 本章小结 |
第三章 改性生物质焦固定床脱汞的实验研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验装置与方法 |
3.2.1 实验样品的制备 |
3.2.2 固定床实验系统 |
3.2.3 程序升温脱附实验系统 |
3.2.4 X射线光电子能谱分析 |
3.3 生物质焦与活性炭吸附剂的理化特性 |
3.3.1 粒径分析 |
3.3.2 孔隙结构分析 |
3.3.3 微观形貌及表面元素分析 |
3.4 生物质焦与活性炭吸附剂的脱汞特性 |
3.4.1 生物质热解焦改性前后的脱汞特性 |
3.4.2 生物质活化焦改性前后的脱汞特性 |
3.4.3 活性炭改性前后的脱汞特性 |
3.5 生物质焦与活性炭吸附剂的脱汞机理 |
3.5.1 孔隙结构作用机制 |
3.5.2 卤化铵盐改性机制 |
3.5.3 固定床汞吸附过程的机理分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 燃煤烟气改性生物质焦喷射脱汞的实验研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验装置与方法 |
4.2.1 燃煤流化床及吸附剂管道喷射脱汞装置 |
4.2.2 燃煤流化床的调试与运行 |
4.2.3 烟气汞取样和分析方法 |
4.2.4 实验工况及参数 |
4.3 实验结果与分析 |
4.3.1 煤质分析 |
4.3.2 燃烧特性 |
4.3.3 吸附剂烟气喷射脱汞特性 |
4.3.4 吸附剂烟气喷射协同脱硫脱硝特性 |
4.3.5 有害痕量元素在吸附剂和飞灰表面的富集特性 |
4.4 本章小结 |
第五章 碳基吸附剂脱汞的量子化学研究 |
5.1 引言 |
5.2 计算分析方法和碳基吸附剂模型构建 |
5.2.1 计算分析方法 |
5.2.2 碳基吸附剂模型的构建 |
5.3 汞在未改性碳基吸附剂表面的吸附 |
5.3.1 基态的选择 |
5.3.2 分子尺寸和边缘结构的影响 |
5.3.3 电子的定域性分析 |
5.3.4 分子轨道成分分析 |
5.3.5 弱相互作用分析 |
5.3.6 汞在碳表面的多原子吸附 |
5.4 汞在改性碳基吸附剂表面的吸附 |
5.4.1 电子诱导效应和空间位阻效应 |
5.4.2 氯化氢自由基氧化机制 |
5.4.3 表面吸附 |
5.5 本章小结 |
第六章 全文总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 主要创新点 |
6.3 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
攻读博士学位期间发表的学术成果 |
(8)煤中添加剂对烟气汞形态转化和燃煤痕量元素迁移的机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
缩写与符号列表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 汞在环境中的迁移及危害 |
1.1.2 汞的主要排放源 |
1.1.3 燃煤汞排放的相关标准 |
1.1.4 燃煤其他痕量元素的排放 |
1.2 燃煤过程中汞的迁移转化及脱除 |
1.2.1 燃煤过程中汞的迁移转化 |
1.2.2 燃煤脱汞技术 |
1.3 燃煤过程中其他痕量元素迁移转化的一般过程 |
1.4 煤中添加剂对烟气汞形态转化和脱除 |
1.4.1 国内研究进展 |
1.4.2 国外研究进展 |
1.5 燃煤电厂汞迁移及排放 |
1.6 燃煤过程其他痕量元素迁移转化及排放的研究进展 |
1.7 本文的研究目标及内容 |
1.8 本章小结 |
参考文献 |
第二章 实验和模拟 |
2.1 引言 |
2.2 实验装置 |
2.2.1 6kW_(th) CFB煤燃烧装置 |
2.2.2 DTF煤燃烧装置 |
2.2.3 Hg-TPD装置 |
2.3 燃煤烟气汞、其他痕量元素和卤素取样方法 |
2.3.1 燃煤烟气汞形态取样方法 |
2.3.2 燃煤烟气其他痕量元素取样方法 |
2.3.3 燃煤烟气卤素(HCl、Cl_2)取样方法 |
2.4 主要测试分析仪器 |
2.4.1 Hydra AA全自动汞分析仪 |
2.4.2 Hydra-C全自动汞分析仪 |
2.4.3 VM3000烟气在线测汞仪 |
2.4.4 ICP-MS痕量元素测试分析仪 |
2.4.5 卤素分析方法 |
2.5 其他表征分析仪器 |
2.5.1 BET比表面积测试仪 |
2.5.2 扫面电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDX) |
2.5.3 X射线衍射仪(XRD) |
2.6 模拟计算 |
2.7 本章小结 |
参考文献 |
第三章 煤中添加NH_4Br对烟气汞形态转化及脱除研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 煤质分析及煤样制备 |
3.2.2 实验装置与方法 |
3.2.3 飞灰的表征 |
3.2.4 烟气汞测试 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 原煤燃烧过程中汞质量平衡及汞形态分布 |
3.3.2 NH_4Br添加对烟气汞的转化及脱除 |
3.3.3 飞灰样品表面结构分析 |
3.3.4 飞灰样品EDXRF分析 |
3.3.5 飞灰汞形态 |
3.3.6 NH_4Br添加下汞转化机理分析 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 燃煤过程中烟气其他痕量元素的形态转化 |
4.1 引言 |
4.2 实验与模拟 |
4.2.1 煤质分析 |
4.2.2 实验装置与方法 |
4.2.3 模拟方法 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 质量平衡及分布 |
4.3.2 燃煤过程中其他痕量元素的排放 |
4.3.3 燃煤过程中其他痕量元素的形态转化过程 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 超低排放燃煤电厂汞迁移转化及排放特性 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 燃煤机组 |
5.2.2 取样和分析方法 |
5.2.3 Hg-TPD、SEM、XRD分析 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 煤质分析 |
5.3.2 汞质量平衡及其分布 |
5.3.3 汞在炉膛及APCDs中的转化过程 |
5.3.4 APCDs对烟气汞的脱除 |
5.3.5 汞排放因子 |
5.3.6 环境污染评估 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
第六章 燃煤电厂其他痕量元素迁移转化及排放特性 |
6.1 引言 |
6.2 实验部分 |
6.2.1 燃煤机组及煤质分析 |
6.2.2 取样和分析方法 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 质量平衡及分布 |
6.3.2 烟气其他痕量元素分布及APCDs协同脱除 |
6.3.3 痕量元素在飞灰和锅炉底灰中的富集特性 |
6.3.4 环境排放特性 |
6.3.5 燃煤过程中其他痕量元素的迁移转化机理 |
6.4 本章小结 |
参考文献 |
第七章 全文总结及展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 论文创新点 |
7.3 后续工作展望 |
致谢 |
作者简介 |
攻读博士学位期间的学术成果 |
(9)粉煤提质及部分热解气化反应特性实验研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.1.1 世界能源格局 |
1.1.2 我国以煤为主的能源现状 |
1.1.3 煤炭高效清洁开发利用的必要性 |
1.2 低品质煤提质技术 |
1.2.1 蒸发脱水提质技术 |
1.2.2 非蒸发脱水提质 |
1.2.3 低温热解提质技术 |
1.3 煤基多联产技术 |
1.3.1 以热解为基础的煤多联产系统 |
1.3.2 以部分气化为基础的煤多联产系统 |
1.3.3 以完全气化为基础的煤多联产系统 |
1.4 煤的定向热解气化技术 |
1.4.1 温度的影响 |
1.4.2 气氛的影响 |
1.4.3 催化剂的影响 |
1.5 本文研究内容及思路 |
2 实验方法和仪器 |
2.1 实验设备 |
2.1.1 微波脱水提质实验平台 |
2.1.2 固定床热解实验平台 |
2.1.3 三段式反应炉实验平台 |
2.1.4 自制式沉降炉实验平台 |
2.2 测试分析方法 |
2.2.1 回收水分析 |
2.2.2 煤气分析 |
2.2.3 半焦分析 |
2.2.4 焦油分析 |
3 褐煤提质及回收水特性研究 |
3.1 引言 |
3.2 褐煤中水分赋存形态研究 |
3.2.1 干燥特性 |
3.2.2 自由水与束缚水 |
3.2.3 等温干燥机理方程 |
3.2.4 褐煤水分存在形态 |
3.3 褐煤水分干燥机理和重吸收特性研究 |
3.3.1 褐煤干燥前后微观形貌 |
3.3.2 褐煤干燥前后煤样孔隙结构 |
3.3.3 褐煤干燥和重吸收影响因素 |
3.4 褐煤微波提质及回收水特性研究 |
3.4.1 煤质组成分析 |
3.4.2 回收水中水分指标特性 |
3.4.3 回收水中无机阴离子特性 |
3.4.4 回收水中阳离子特性 |
3.4.5 回收水中有机物特性 |
3.4.6 回收水净化及再利用 |
3.5 低温热解提质特性研究 |
3.5.1 热解产物产率变化特性 |
3.5.2 热解气体产物变化特性 |
3.5.3 热解焦油变化特性 |
3.5.4 提质半焦变化特性 |
3.6 汇流河电厂现场测试 |
3.6.1 现场烟气成分测试 |
3.6.2 乏气中有机气体成分分析 |
3.6.3 水成分测试 |
3.6.4 采样分析 |
3.7 本章小结 |
4 细颗粒粉煤中高温热解特性研究 |
4.1 引言 |
4.2 中高温粉煤热解气体特性研究 |
4.2.1 固定床热解气体释放特性 |
4.2.2 沉降炉热解气体释放特性 |
4.2.3 不同热解平台比较 |
4.3 中高温粉煤热解半焦特性研究 |
4.3.1 煤质组成变化规律 |
4.3.2 半焦孔隙结构变化规律 |
4.3.3 半焦官能团结构变化规律 |
4.4 中高温粉煤热解液态焦油特性研究 |
4.5 中高温热解三相产物产率变化规律 |
4.6 本章小结 |
5 粉焦的气化燃烧及污染物释放特性研究 |
5.1 引言 |
5.2 高温热解粉焦的制备 |
5.3 粉焦部分气化特性 |
5.3.1 热解温度对粉焦气化特性的影响 |
5.3.2 气化温度对粉焦气化特性的影响 |
5.3.3 气化气氛对粉焦气化特性的影响 |
5.3.4 粉焦气化模型和反应动力学分析 |
5.4 粉焦燃烧动力学特性 |
5.4.1 热解前后燃烧特征曲线 |
5.4.2 热解前后燃烧特征参数 |
5.4.3 热解前后燃烧反应动力学 |
5.5 粉焦燃烧过程中氮硫污染物释放特性 |
5.6 本章小结 |
6 煤粉与生物质共热解气化特性研究 |
6.1 引言 |
6.2 煤粉与生物质共热解反应特性研究 |
6.2.1 掺混比例对热解产物产率的影响 |
6.2.2 掺混比例对热解气的影响 |
6.2.3 掺混比例对热解半焦的影响 |
6.3 煤粉与生物质共气化反应特性研究 |
6.3.1 掺混比例对气化产物产率的影响 |
6.3.2 掺混比例对气化产物释放机理的影响 |
6.3.3 煤与生物质中的碳元素的迁移规律 |
6.4 煤粉气化定向调控机理研究 |
6.4.1 不同调控手段对气化产物产率的影响 |
6.4.2 不同调控手段对气化产物释放机理的影响 |
6.4.3 不同调控手段下煤中碳元素的迁移规律 |
6.5 能量平衡 |
6.5.1 系统边界 |
6.5.2 直接燃烧反应计算 |
6.5.3 碱性气化反应计算 |
6.5.4 能量比较 |
6.6 本章小结 |
7 全文总结与展望 |
7.1 主要研究内容与结论 |
7.2 本文主要创新点 |
7.3 未来工作展望 |
参考文献 |
作者简介 |
(10)含Cl/Br废弃物衍生吸附剂脱汞及其反应机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 汞的危害及污染现状 |
1.3 燃煤电厂中汞的控制技术 |
1.4 城市固体废弃物的种类及处置方式 |
1.5 本文研究内容 |
2 聚氯乙烯强化生物焦脱汞性能及其机理研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验系统及方法 |
2.3 吸附剂的物理化学特性 |
2.4 Cl-Biochar的脱汞性能测试 |
2.5 Cl-Biochar的脱汞机理分析 |
2.6 本章小结 |
3 溴系阻燃塑料强化生物焦脱汞性能及其机理研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验装置及步骤 |
3.3 吸附剂的表征结果 |
3.4 Br-Biochar的脱汞性能测试 |
3.5 Br-Biochar与其它吸附剂的脱汞性能对比 |
3.6 Br-Biochar的脱汞机理分析 |
3.7 本章小结 |
4 磁性Cl/Br改性生物焦的制备及其脱汞性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 样品制备及方法 |
4.3 磁性Cl改性吸附剂的表征结果 |
4.4 磁性Cl改性吸附剂的脱汞性能测试 |
4.5 磁性Cl改性吸附剂的脱汞机理分析 |
4.6 磁性Br改性吸附剂的制备及脱汞性能测试 |
4.7 本章小结 |
5 吸附剂中Hg/Cl/Br的稳定性研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验系统及方法 |
5.3 吸附剂中Hg的淋滤特性 |
5.4 吸附剂中Cl/Br的淋滤特性 |
5.5 水洗预处理对吸附剂脱汞性能的影响 |
5.6 淋滤过程对废弃物衍生吸附剂性质的影响 |
5.7 本章小结 |
6 全文总结及展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 研究特色与创新点 |
6.3 下一步工作建议 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
附录2 攻读博士学位期间发表的会议论文 |
附录3 攻读博士学位期间申请的专利 |
附录4 攻读博士学位期间获得的奖励及荣誉 |
附录5 攻读博士学位期间主持/参与的科研项目 |
四、烟煤温和热解时煤挥发性对汞脱除率影响(论文参考文献)
- [1]煤中汞的赋存形态及其在超低排放机组中迁移转化与稳定化[D]. 苏银皎. 华北电力大学(北京), 2021(01)
- [2]CoOx-Fe2O3改性ZSM-5分子筛去除燃煤烟气中Hg0的实验研究[D]. 马威. 江西理工大学, 2021(01)
- [3]准东煤基活性焦的汞吸附、脱附及回收过程研究[D]. 安东海. 山东大学, 2020
- [4]循环流化床燃煤机组汞的排放与迁移转化特征[D]. 李晓航. 华北电力大学(北京), 2020(06)
- [5]脱硫废水零排放耦合燃煤汞排放控制的实验研究及量子化学模拟[D]. 姜超. 东南大学, 2020(01)
- [6]凹凸棒石负载MnOx脱除烟气中Hg0的研究[D]. 蔡思敏. 安庆师范大学, 2020(12)
- [7]改性生物质焦吸附剂脱汞的机理研究[D]. 朱纯. 东南大学, 2019
- [8]煤中添加剂对烟气汞形态转化和燃煤痕量元素迁移的机理研究[D]. 赵士林. 东南大学, 2019
- [9]粉煤提质及部分热解气化反应特性实验研究[D]. 章康. 浙江大学, 2019(04)
- [10]含Cl/Br废弃物衍生吸附剂脱汞及其反应机理研究[D]. 许洋. 华中科技大学, 2019(01)