煤粉炉与循环流化床锅炉汞释放行为研究进展

燃煤电厂作为人为汞释放源之一,其对环境的影响日益受到人们的重视。煤粉锅炉和循环流化床锅炉是燃煤电厂应用较多的两种炉型。主要介绍了该两种炉型在燃煤过程中汞释放行为的研究进展。对于煤粉锅炉来说,大部分汞存在在烟气中,而只有少部分汞富集在飞灰,底渣和脱硫石膏中。而循环流化床锅炉的汞则主要富集在飞灰中,只有少部分汞富集在底渣中或烟气中。对任一炉型,锅炉的燃烧方式以及其配置的大气污染控制装置不同,可导致汞在燃烧产物中的再分配比例不同;同时,飞灰对汞有一定的吸附作用,且粒径越小、含碳量越高及停留时间越长越有利于飞灰对汞的吸附。     

燃煤电厂汞脱除特性及迁移规律

为了研究燃煤电厂汞的脱除特性及迁移规律,采用美国EPA推荐使用的OHM标准方法测试了不同燃煤电厂煤粉炉排放烟气中汞的形态及质量浓度,分析了主要烟气净化设施对汞排放的影响。结果表明,SCR系统催化剂可将部分Hg~0催化氧化成Hg~(2+),促进了汞在飞灰上的吸附和在WFGD系统内的吸收,ESP系统和WFGD系统对汞脱除起主要作用,脱除效率合计超过60%,WESP系统对烟气中汞的脱除效果有限;煤中灰分含量能够影响颗粒汞与气态汞之间的比例;烟气中SO_2浓度会对Hg~(2+)的吸收产生抑制作用,造成Hg~0的重新排放;炉渣对汞的富集能力有限,电场灰和石膏对汞具有很强的富集作用,且飞灰的粒径越小,对汞的吸附能力越强。     

软测量技术在电站锅炉优化燃烧上的应用

针对阜新电厂200 MW机组燃煤锅炉进行了多工况热态测试,获得了飞灰含碳量的现场数据样本,运用Back Propagation(BP)神经网络和Levenberg Marquardt(LM)算法建立了电站锅炉飞灰含碳量的软测量模型,并构造了飞灰含碳量的测量系统. 在此基础上开发了电站锅炉燃烧优化系统,实现了阜新电厂200 MW机组锅炉燃烧优化控制.     

燃煤电厂飞灰PM_(2.5)中Cu、Zn等重金属物质

选取国内四个焚烧不同煤种的发电厂机组中的飞灰作为研究对象,通过粒度分析仪筛选出了粒径低于2.5、2.5～10、10～30μm共三种粒径下的灰样,对4个电厂飞灰迚行了质量分布频率的分析以及痕量元素富集规律的研究,结果表明:PM2.5的质量频率均在10%以下,2.5μm dp10μm的质量频率占比在40%～50%、dp10μm颗粒的质量频率占比在50%左右;燃煤电厂所产生颗粒的真密度与粒径大小密切有关,颗粒真密度随粒径增大而减小,随粒径减小而增大;燃煤电厂所产生的痕量元素(重金属物质)存在形态较为稳定,其存在形式与燃烧方式和煤的种类无关;燃煤电厂所产生的飞灰中各元素的富集系数大致均为随粒径增大而减小,尤其以Cu表现最为明显。     

1000MW燃煤机组负荷变化对飞灰特性的影响

燃煤机组变负荷调峰运行是提高可再生能源消纳能力的重要举措，但会对燃烧过程及系统产生重要影响。飞灰特性与锅炉结渣、除尘设备性能、颗粒物排放等密切相关，笔者研究了燃煤锅炉负荷变化对飞灰特性的影响规律，用于指导炉膛沾污结渣和颗粒物排放等相关问题的防控。针对1 000 MW燃煤锅炉，在60%和90%运行负荷下分别采集飞灰样品，利用先进的计算机自动控制扫描电镜(CCSEM)技术对飞灰化学和矿物成分、粒径分布以及形状特征进行深入表征，采用数字成像煤灰熔点分析仪对飞灰熔融温度进行分析，揭示了锅炉运行负荷变化对飞灰特性和熔融行为的影响。研究结果表明锅炉在不同运行负荷条件下飞灰化学成分相似。无机矿物元素交互作用是影响飞灰粒径分布的关键因素，低负荷运行工况下煤中含Ca和Fe的矿物与硅铝酸盐交互反应减弱，飞灰整体粒径分布向小粒径迁移，飞灰的D₅₀(小于该粒径的颗粒占50%)由约40μm减至约30μm。相比高负荷运行工况，低负荷运行工况下飞灰在炉膛中的熔融受抑制，熔融飞灰比例相比高负荷运行工况降低约10%,低负荷运行条件下燃烧温度降低是导致飞灰熔融比例降低的主要原因。     

淮南电厂煤燃烧过程中微量元素的迁移性研究

采用ICP-AES和HG-AFS法分析平圩电厂和田家庵电厂的飞灰和灰渣中微量元素含量,发现不同粒径的燃煤副产品中化学元素成分基本相同.但是,大多数微量元素的含量随粒径的减小而出现增加趋势.燃烧过程中微量元素的迁移规律与元素本身的地球化学性质、元素在煤中的存在形态以及电厂的燃煤设备等有关.对煤燃烧过程中微量元素的挥发程度和迁移规律进行了讨论和总结.     

我国燃煤电厂超低排放常见问题与建议

燃煤电厂发电过程中燃烧煤炭生成大量的烟尘、二氧化硫、氮氧化物等大气污染物,对生态环境造成严重破坏。本文主要结合近期燃煤电厂大气污染物排放现状、我国超低排放政策与标准、现有超低排放技术等,提出超低排放常见问题与建议,旨在提升燃煤电厂超低排放效果,促进我国生态环境保护。     

吸附法去除电厂汞的研究进展

重金属汞是电厂烟气中的主要污染物。主要介绍了活性炭、飞灰、钙基、矿物类及金属、生物质等吸附剂应用于烟气中脱汞的研究进展,评价了各种吸附剂的应用特点,并对今后需要开展的工作提出建议,为我国燃烧电厂汞排放控制提供参考。     

褐煤燃烧过程中无机显微组分(矿物质)的变化特征

运用X射线衍射分析(XRD)和带能谱仪的扫描电镜及反光显微镜等方法研究了内蒙古锡林热电厂燃煤中矿物质的特性。结果表明,该动力褐煤中矿物含量占煤中显微组分的19%左右,主要矿物为粘土矿物,其次为碳酸盐、氧化物矿物及少量硫化物矿物等,镶嵌在丝质相中粘土燃烧后依然保持类丝炭形貌,腐殖体中矿物质以聚集状或细粒分散状分布。燃烧残渣主要分为飞灰和炉渣,其中含有莫来石,石英,红柱石等,炉渣与飞灰在成分上、形貌上存在较大区别,炉灰颗粒较大,具有明显的中空结构和清晰的莫来石晶体,飞灰主要呈球形颗粒,袋收尘中少量物质熔融。     

火力发电厂燃煤飞灰润湿性能

化学团聚是控制燃煤电厂细微颗粒排放最有效的方法之一。颗粒物被团聚剂润湿是化学团聚的首要步骤。以小龙潭电厂燃煤飞灰为对象,采用激光粒度仪研究了燃煤飞灰在十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和Triton X 100(TX100)三种润湿剂溶液中的润湿性能,考察了润湿剂浓度、温度对燃煤飞灰润湿性能的影响。结果表明：水仅能将飞灰颗粒中的PM^₁₀+部分全部润湿,0.25%的SDS溶液中PM_2.5⁺可全部润湿,1%的SDS及0.4%的SDBS溶液中PM₁⁺可全部润湿;TX100溶液在低浓度条件下具有较强的润湿飞灰颗粒的能力,且0.1%的TX100溶液对细微颗粒的润湿性能较好;温度从20℃上升到60℃,润湿剂溶液表面张力降低,飞灰的润湿性能增强。鉴于飞灰在三种润湿剂中良好的润湿性能,三种润湿剂均可作为团聚剂组分以促进燃煤飞灰中的细微颗粒润湿进而被团聚成为容易脱除的大颗粒。     

锅炉飞灰含碳量检测技术的发展和现状

锅炉飞灰含碳量是反映火力发电厂燃煤锅炉燃烧效率的一项重要指标,精确和实时地监测飞灰含碳量有利于提高锅炉燃烧控制水平,降低发电成本,提高机组运行的经济性,同时也有利于提高煤灰的品位,促进煤灰的商品化。综述了飞灰含碳量检测技术的发展和现状,分析了存在的问题,提出了改进的建议,对飞灰含碳量检测技术的发展具有一定的参考价值。     

超低排放燃煤机组硒的迁移转化及飞灰对其富集特性

采用微波消解法和氢化物发生-原子荧光光谱法考察了9台超低排放在役机组硒迁移转化规律,探究了循环流化床（CFB）和煤粉炉（PC）机组飞灰特性差异对硒吸附能力的影响。燃烧后煤中硒几乎全部呈现挥发态,底渣中残留量极低。与浓度归一化和质量分布法相比较,相对富集系数法可以客观地评价燃煤副产物中硒的富集能力,两类机组中硒均主要富集于飞灰中。CFB较低炉膛温度和添加CaO可以降低入炉煤中硒释放比例并增强飞灰对硒的吸附能力,故其底渣和飞灰中硒的富集程度均高于PC,导致脱硫石膏中硒富集程度低于PC。飞灰对硒的吸附量随比表面积或孔容积增大而增大,但随粒径或孔径增大而减小。CFB飞灰中未燃尽碳含量高、形状不规则、表面粗糙且存在较多蜂窝状孔隙,导致其对硒的富集程度高于PC飞灰。     

Comparison of chars in slag and fly ash as formed in pf boilers from B?dzin Power Station (Poland)

The amount of unburned organic matter in solid residues from coal combustion process is one of the indicators of the process and may influence their usage as by products. During the examination of slag and fly ash from B?dzin Power Station (Poland) the following forms of unburned coal were distinguished: crassispheres, tenuispheres, isotropic and anisotropic networks, tenuinetworks, honeycombs, inertinite and detritus. Slag characterises higher crassispheres and networks contents while high detritus contents are typical of fly ash. Spheres content in both slag and fly ash is always lower than vitrinite content in the feed coal. Fusinite content in the feed coal is lower than inertinite content in the solid residues. Other inertinite macerals probably participated in the formation of honeycombs.     

掺合料对混凝土早期碳化深度影响的试验研究

通过自然暴露环境条件下掺合料混凝土的早期碳化试验,分析了粉煤灰掺量、矿渣掺量、煤矸石掺量对单掺混凝土碳化深度的影响规律,探讨了双掺掺合料对混凝土碳化深度发展规律的交互作用,并基于试验数据建立了掺合料碳化速度影响系数的表达式。结果表明：单掺粉煤灰掺量小于15%时混凝土的碳化深度略有减小但掺量超过15%后碳化深度随粉煤灰掺量的增加而增加,单掺矿渣混凝土的碳化深度随矿渣掺量的增加而增加,单掺小于20%的煤矸石使混凝土早期抗碳化性能提高但掺入超过30%的煤矸石后混凝土碳化深度明显增加;随着粉煤灰掺量的增加,双掺粉煤灰和矿渣、双掺粉煤灰和煤矸石的混凝土碳化深度增加,在粉煤灰混凝土中掺入25%矿渣或20%煤矸石后混凝土的碳化深度变化较小;在煤矸石混凝土中掺入25%~40%的矿渣时混凝土的碳化深度无明显变化但再掺入超过40%的矿渣时碳化深度明显增大,在矿渣混凝土中掺入20%煤矸石后混凝土的碳化深度增长约40%。     

Trace element partitioning during the firing of washed and untreated power station coals

The effect of coal washing on trace element content and combustion behaviour of four world-traded coals has been studied at rig scale. The inputs and process outputs from a 1 MW combustion test facility, including coal, bottom ash, suspended fly ash, retained ash and flue gas, have been analysed for a standard suite of 17 trace elements. The results suggest that although coal cleaning significantly reduces the total ash content of the coal, the concentrations of individual trace elements are not reduced proportionately. Combustion of the washed coals resulted in increased concentrations of trace elements in the fly ash, although total fly ash loadings were reduced. Cleaning appeared to have little effect on concentrations of gaseous trace elements in the flue gas. The partitioning of the more volatile trace elements such as mercury and selenium between the vapour and solid phase was influenced by the amount of excess oxygen in the furnace, presumably affecting carbon-in-ash levels.The results suggest that the coal cleaning undertaken for these experiments did not significantly reduce the emissions to atmosphere of trace elements. The ultimate emissions will be determined by the efficiency of the dust capture systems.     

外部流化床燃烧气化反应器的试验研究

针对循环流化床气化炉普遍存在的飞灰及底渣含碳量高、煤炭利用率低、气化效率不高等问题，研制了外部流化床燃烧气化反应器。通过冷态试验，研究了外部流化床燃烧气化反应器的布风板空板阻力和料层阻力与流化风量的关系，测定了飞灰在反应器内的停留时间，研究了外部流化床燃料气化反应器的输送特性。试验证明外部流化床燃烧气化反应器对于降低循环流化床气化炉飞灰和底含碳量是完全可行的。     

粉煤灰与炉底渣的蒸压反应活性研究

粉煤灰和炉底渣均为燃煤发电过程中产生的固体废弃物,但两者的反应活性有所区别。研究结果表明,炉底渣的玻璃相含量以及活性SiO2、Al2O3含量均高于粉煤灰,在蒸压条件下炉底渣的反应活性优于粉煤灰,有利于生成更多的水化产物。利用炉底渣部分或全部取代粉煤灰制备蒸压硅酸盐制品,有利于提高制品的强度。     

浅析中国粉煤灰的综合利用现状

粉煤灰是火力发电厂煤粉在锅炉中燃烧后排出的灰色粉状废弃物。随着对煤炭资源需求的持续增加,粉煤灰排放量也与日俱增。适当加工和利用粉煤灰,减少环境污染,已成为越来越多人关注的问题。阐述了粉煤灰的理化性质,介绍了粉煤灰在建材、农业、化工和环境保护中的应用,并针对中国粉煤灰的综合利用提出了建议。     

Modeling the hydration of concrete incorporating fly ash or slag

Granulated slag from metal industries and fly ash from the combustion of coal are industrial by-products that have been widely used as mineral admixtures in normal and high strength concrete. Due to the reaction between calcium hydroxide and fly ash or slag, the hydration of concrete containing fly ash or slag is much more complex compared with that of Portland cement. In this paper, the production of calcium hydroxide in cement hydration and its consumption in the reaction of mineral admixtures is considered in order to develop a numerical model that simulates the hydration of concrete containing fly ash or slag. The heat evolution rates of fly ash- or slag-blended concrete is determined by the contribution of both cement hydration and the reaction of the mineral admixtures. The proposed model is verified through experimental data on concrete with different water-to-cement ratios and mineral admixture substitution ratios.     

黑液水煤浆燃烧固硫特性及机理

为了解黑液水煤浆自身固硫特性及机理,采用热天平、试验炉和工业炉燃烧运行实验,定性定量比较了黑液浆与制浆原煤燃烧烟气SO₂排放特性,并通过对炉内典型燃烧灰样的能谱、电子探针和X射线衍射分析,对黑液浆燃烧固硫机理进行了深入研究。结果表明,与燃煤Ca基固硫机理不同的是,NaOH和Na₂CO₃是两种最主要的固硫剂,黑液浆燃烧产生的SO₂绝大部分被NaOH所吸收而固定在灰渣中,Na₂CO₃在炉内高温环境下经历的硫酸盐化过程也能吸收烟气中部分硫氧化物,固硫物相在灰渣中主要以无水芒硝、硫酸钠、钾芒硝的形态存在。