燃煤灰渣中砷的连续柱淋滤特性及表生运移作用初探

采用连续柱淋滤试验装置对高砷煤燃烧灰渣进行动态淋滤实验研究,用模拟酸雨淋溶土柱的试验方法探讨煤及燃煤灰渣对土壤的污染及表生运移作用,重点研究燃煤灰渣在不同酸度模拟酸雨条件下对污染土壤中重金属元素砷的淋滤液性质影响。高砷煤燃煤灰渣的动态淋滤实验表明,灰渣淋滤受体系、pH值、吸附和共沉淀作用等因素的影响,高砷及中砷煤灰在淋滤初期其砷的阶段淋滤浓度升幅均较大,但不同的煤灰出现砷淋滤浓度高峰值的时间点有所不同。针对同一燃煤灰渣,淋滤液酸性越强,灰渣中砷的阶段淋滤浓度相对较大,但均属弱淋滤强度。模拟酸雨作用于土壤之上的煤样或灰渣时,随着模拟酸雨酸性的增强,其淋滤液中砷的阶段淋滤率呈递增趋势;中砷灰或中砷煤中砷的阶段淋滤率和60 h总淋滤率分别小于0.5%、2%,属弱淋滤强度。淋滤液的酸性越强,煤及其燃烧灰渣在堆积过程中对土样中渗透砷含量的能力越高。含砷量较高的煤及其燃烧灰渣在堆积或利用过程中通过雨水等自然界长期淋滤作用有可能产生砷危害的累积效应。     

水蒸气对煤焦低氧体积分数燃烧砷释放的影响

煤燃烧过程中痕量元素排放的研究已成为燃煤污染中的一个新兴前沿领域。特别是一些易挥发元素或化合物,它们排放进入大气,成为环境污染的一个重要来源。其中最易挥发的痕量元素砷引起人们的广泛关注。选取清水沟煤焦,利用自制的恒温燃烧实验台,研究了5%氧体积分数下煤焦在800,1 000和1 200℃燃烧过程中水蒸气对砷释放的影响。通过改变不同停留时间,并进一步探究水蒸气在不同温度、不同粒径下对砷释放特性的影响,得出煤焦燃烧过程中砷释放比例随时间的变化曲线。实验结果表明:水蒸气对煤和煤焦中砷释放的影响是同步的,水蒸气主要是与焦炭发生气化反应促进了煤焦中砷释放进而影响了煤中砷释放;燃烧气氛中水蒸气对煤焦燃烧砷释放具有一定的促进作用,原因是低氧下水蒸气与煤焦发生了气化反应,提高了砷的释放速率并增加最终的释放比例,但促进作用随着水蒸气体积分数的增加逐渐减弱;不同温度下,水蒸气对煤焦燃烧砷释放的促进存在差异,1 000℃下水蒸气对煤焦燃烧砷释放的促进作用较800℃和1 200℃下更明显;在同一条件(温度和气氛)下,煤焦粒径越小,砷的最终释放比例越大,且砷释放峰值对应的温度随着粒径的减小向低温区移动;气氛中含20%水蒸气时,煤焦燃烧砷释放的表观活化能和频率因子均大于气氛中不含水蒸气。     

燃煤细粒子富集砷的实验研究

为了解煤燃烧过程中痕量元素砷的释放行为、富集规律与控制因素，对贵州高砷煤和加入不同含砷酸盐的平顶山烟煤进行了沉降炉燃烧实验.对不同燃烧气氛、不同温度以及不同赋存形态进行燃烧实验和分析比较，并对贵州高砷煤在不同气氛热场中砷的形态转化进行了热力学模拟.结果表明：燃烧气氛、炉膛温度和煤中砷的赋存形态是影响痕量砷在飞灰中的富集分布的主要因素.热力学平衡模拟得知在1 300~1 600 K范围内，还原性气氛下的气态砷的含量远远大于氧化性气氛下的含量，即还原性气氛会使砷更多地富集在细粒子上；温度升高可以加速砷元素的气化和释放，砷在气相中的含量增加致使飞灰中砷的含量增加；燃煤过程中有机砷在细粒子飞灰中容易富集，砷的排放要与细粒子减排联合控制.     

流化床煤燃烧过程中砷析出特性研究

通过流化床燃烧实验，研究了煤燃烧过程中砷的析出特性，并根据煤的浮-沉试验探讨了煤中砷的赋存形态.结果表明：砷析出率随燃烧温度的升高而增加，在600~700 ℃时，燃烧温度对砷析出率的影响较小， 700~900 ℃是砷析出的主要温度范围且燃烧温度对砷析出率的影响显著；砷析出率随燃烧时间的增加而增大，但前10 min是砷析出的主要阶段；砷在煤中主要以有机态和无机态两种形式存在，无机砷主要赋存在黏土矿物和硫铁矿中，砷析出率随煤中有机砷比例的增加而增大.     

燃煤中砷、汞的特征及分布规律研究

应用原子荧光分析技术,对东北某地1、2号钻孔原煤样、浮沉样、矸石样及配煤煤样在燃烧过程中的砷、汞特征进行了研究。试验研究表明:小于1.3级浮沉精煤中砷的挥发温度可提前至1 000℃;低温条件下的矸石自燃可导致40%的砷和90%的汞挥发逸出;配煤中砷有着与自燃煤完全不同的燃烧特征,即1 100℃时配煤底灰中保存有75%的砷不挥发。     

高砷燃煤固砷剂的研究

对高砷燃煤中抑制砷挥发的固砷剂进行了详细的条件试验,结果表明：固硫剂TL-4用量1%时对固砷效果好,具有固硫固砷的双重作用。原生矿白云岩在3%～7%时固砷效果也很好,并具有成本低兼值得推广的优点。煤的燃烧温度对固砷率有明显影响,并确定在1 050℃时固砷效果最好,煤粒径对固砷率也有明显影响,固砷率随着煤粒径变小而增大。     

燃煤过程中砷的析出行为及治理研究

为解决煤中痕量砷燃烧产生的有毒物质污染问题,选取山西某矿区不同煤层的褐煤混合后,利用固定床管式炉模拟煤粉燃烧实验,研究了温度、添加钙基质(CaO)对砷析出行为的影响。结果表明,燃煤过程中砷的析出行为随着温度的升高而不断增大,煤燃烧时添加适量钙基质能够有效降低砷污染物的排放,此外钙基质添加量、载流体成分、钙基质存活时间也会影响钙基质的脱砷效果,Ca比As为1∶1、载体体为饱和空气、钙基质存活时间为15 min时,钙基脱砷效率达到65%的最大值。     

混煤燃烧过程中的交互作用：机理实验研究与数值模拟

为深入研究混煤燃烧过程中的交互作用机理,在沉降炉上进行了贫煤和烟煤不同配比混煤(贫煤掺混烟煤比例0,25%,50%,75%,100%)燃烧特性的实验研究与数值模拟。结果表明,混煤燃烧过程中易燃煤对混煤燃烧的促进和抑制2种交互作用的竞争决定了混煤的燃烬特性,促进作用表现为烟煤优先燃烧,提高了燃烧初期的局部温度,促进了难燃煤的着火与燃烧;抑制作用则表现为易燃煤抢先燃烧消耗了大量氧气,导致难燃煤燃烧处于欠氧状态,阻碍了难燃煤的燃烧与燃烬。由于煤种差异大,交互作用影响明显,混煤实际燃烬率与计算线性燃烬率差异较大。掺混25%易燃煤时,促进作用在混煤燃烧中占主导地位,燃烬率高于按掺烧比例线性计算得出的计算线性燃烬率;当掺混50%易燃煤时,混煤燃烬率的出现“拐点”;进一步增加至75%时,抑制作用在混煤燃烧中占据主导地位,燃烬率明显降低。混煤燃烧NOx排放量与计算线性NOx计算值比较接近,其随着易燃煤的掺烧比例的增加而线性增加。     

煤燃烧产物在美国引起关注

最近,美国有22个中、西部和东南部用户和环境组织要求环境保护署(EPA)根据“资源保护和更新法”(RCRA)中第C款规定,将煤和油燃烧后的废弃物列为有害物。这样燃煤企业的生产成本会增加，从而进一步减少燃煤电厂的利润，使一些燃煤工厂在失调的能源市场中濒临倒闭。另外，此规定还会不自觉地对环境造成负面影响。煤燃烧后的产物即煤燃烧后留下的无机物，它的主要成份是硅、铝、铁和钙的氧化物,其次还有硫、镁以及少量的微量物质如锌、钡、砷和汞。煤燃烧后的产物主要有四种形式：浮灰、沉灰、灰渣和烟囱内气体除硫物质(FGD)。其中浮灰在…     

乡村生活垃圾协同处置对燃煤的影响

为进一步推进乡村生活垃圾无害化、资源化治理，在调研国内外生活垃圾主要处理技术手段的基础上，运用协同处理的思想，选用乡村储量大且具有代表性的生物质秸秆、蔬菜叶及厨余等生活垃圾和市面常见的3种煤炭作为试验材料，利用垃圾热解气化燃煤炉开展试验。通过对比单独煤燃烧和燃煤协同处置垃圾过程中炉温、熄火时间、灰渣量、灰渣中可燃物含量等燃烧状态参数，分析协同处置生活垃圾对燃煤的影响。研究认为，燃煤协同处置生活垃圾能有效提高煤炭的燃烧效率，还能有效实现垃圾的减量化，具有一定的经济实用性与环保性。     

燃煤过程中硫析出特性的影响因素研究(Ⅱ)

通过对煤燃烧过程中煤种、温度、停留时间等不同因素对硫析出影响的研究,建立煤燃烧过程中硫析出动力学模型,对燃煤硫析出进行了动力学分析.     

东北某矿原煤中的砷、汞燃烧试验研究

研究燃煤中砷、汞的迁移行为,可以为煤炭资源的合理利用与环境的协调发展提供科学依据。采用革新后的燃烧试验装置,通过大量燃烧试验,探索了煤中砷、汞的燃烧迁移规律。结果表明:煤样粒度越小,砷、汞在底灰中分布越小;随着燃烧时间增加,砷逸出量增加,汞反而有所降低;砷在1 200℃时挥发完全,且主要富集在飞灰中,汞在低温下就全部挥发到大气中;燃煤样量增加,砷挥发程度降低,汞则不受影响;空气供给量并不能有效影响砷、汞在各相中的迁移转化。     

高炉喷吹用煤燃烧过程中氯的析出特性

高炉喷吹用煤在低温燃烧和风口条件下高温快速燃烧过程中氯元素的析出特性差别很大。为对比其差别,对煤燃烧过程中氯的析出机理进行了热力学分析,并试验研究了高炉喷吹用煤低温燃烧过程中氯的析出特性,分析了温度、时间和空气流量对其影响规律。结果表明,低温燃烧条件下,高炉喷吹用煤氯的析出率受温度影响显著。在300～600 ℃内随温度上升,氯的析出率迅速增加,600 ℃时,氯析出率高达90%。继续升温至800 ℃以上时,氯析出率有所减缓;随燃烧时间的延长,煤中氯析出率增大;在500~700 ℃固定温度下,煤粉燃烧过程中氯的析出属于零级反应,其析出的表观活化能Ea为6 691.1 kJ/mol、频率因子k0=3.562;氯的析出率随空气流量的增加缓慢增加。高炉喷吹用煤粉在风口高温快速燃烧时氯的析出率仅在50%左右,远低于其在低温燃烧时氯的析出率。煤粉在高炉中燃烧时部分氯元素滞留在未燃煤粉中,故高炉生产建立煤粉中氯元素检测制度,并使用低氯煤进行喷吹。     

低挥发分水煤浆的制备及燃烧特性研究

本文通过干法制浆研究了潞安低挥发分贫煤的成浆性,通过热重分析和燃烧试验研究了低挥发分水煤浆的燃烧特性。研究结果表明:屯留原煤、屯留煤泥、常村原煤和常村煤泥的成浆性很好,可制备出浓度高达72%、表观黏度小于1 200 mPa·s的水煤浆。水煤浆的热重试验和燃烧试验表明:常村低挥发分贫煤水煤浆的着火温度较高,综合燃烧特性指数低于高挥发分水煤浆;在相同的升温速率下,低挥发分水煤浆的活化能高于高挥发分的水煤浆,灰渣沉积速率远低于高挥发分水煤浆的灰渣沉积速率,结渣不严重;10 t/h锅炉上连续燃烧常村煤泥水煤浆时,火焰明亮、稳定,炉膛充满度高,炉膛温度均匀;无任何闪烁火星出现,达到了很高的燃尽率,燃烧热效率高达86.93%。     

燃料煤重金属元素在飞灰及炉渣中的分布与富集研究

为研究燃料煤重金属元素在飞灰及炉渣中的分布与富集规律,采集了上海市火电厂、热电厂及化工企业燃煤锅炉的入炉煤、飞灰及炉渣样品,检测了样品中汞、砷、铬、镉、铅等重金属元素含量,研究了飞灰、炉渣中重金属含量与入炉煤中含量的关系,探讨了其分布机制。结果表明:飞灰中的汞含量比入炉煤中的提高了2～5倍,炉渣中汞含量较低,燃烧过程中煤中汞在飞灰中发生富集;飞灰中砷含量最高可达入炉煤中的10倍,燃烧过程中煤中砷在飞灰中具有明显的富集作用,炉渣与入炉煤中砷含量相当,说明入炉煤中的砷未在炉渣中富集;飞灰中铬含量最高可达入炉煤中的8倍,炉渣中铬含量高于飞灰中,燃烧过程中煤中铬元素在飞灰和炉渣中均有明显的富集作用;飞灰中镉含量最高可达入炉煤中的8倍,炉渣中镉含量可达入炉煤中的10倍以上;飞灰与炉渣中的铅含量显著高于入炉煤,铅在飞灰与炉渣中具有明显的富集作用。同时,测算了上海用煤企业入炉煤、飞灰及炉渣中重金属年产生量与比例,结果表明,汞、砷元素在煤燃烧后,分别有50.0%、61.7%富集到飞灰中,而在炉渣中的含量较低;铬、镉、铅元素在飞灰和炉渣中均有较大程度的富集,入炉煤中的铬、镉、铅元素主要随飞灰排出,随飞灰排出的铬、镉、铅元素分别占入炉煤中总量的76.7%、74.4%、75.1%。飞灰、炉渣是入炉煤中重金属排放的主要途径。     

燃煤细颗粒物排放实验及形成机理

为了研究不同变质程度煤粉燃烧后细颗粒物排放特性及生成机理,选取4种不同变质程度的煤,在实验室滴管炉（DTF）上开展了燃煤细颗粒物排放的实验研究,阐述了煤燃烧过程颗粒物形成机理,分析了煤中外在矿物和内在矿物对细颗粒物生成的贡献。实验结果表明煤燃烧颗粒物排放呈三模态分布,峰值分别0.05,0.5和5 μm左右;煤的变质程度和温度对于颗粒物的三模态分布几乎没有影响;温度促进细模态颗粒物的生成;难熔元素,如Al和Si在粗颗粒中明显富集;易挥发元素如S在超细模态颗粒物中明显富集;燃煤粗颗粒主要由煤中内、外在矿物的熔融聚合形成,黏附在煤胞壁上的内在矿物在煤焦破碎过程中熔融聚合可能是形成中间模态中不规则形貌颗粒物的原因之一。     

不同镜惰比低阶煤燃烧特性及动力学分析

为解释显微组分对低阶煤燃烧特性的影响,以一系列不同镜惰比低阶煤为研究对象,利用热重-质谱-差热(TG-MS-DTA)联用技术,研究了样品在空气气氛下的燃烧特性、热量变化过程以及气体逸出行为。结果表明：煤的显微组分含量对煤燃烧达到最大反应速率时的温度影响不大,但对反应最大速率的大小有影响,富惰质组煤燃烧的反应最大速率更大。同时,煤中较多矿物使得反应达到最大速率时温度更高。燃烧过程呈现出明显的两个阶段,第一阶段(400℃之前)缓慢放热,对应脱挥发分过程,第二阶段(400℃之后)快速放热,对应固定碳燃烧过程,燃烧放热特征呈现出缓慢到快速放热的转变。不同镜惰比煤在燃烧过程中主要释放CO₂、CO、H2O等气体,但释放的相对含量不同,脱挥发分阶段,有较少的CO₂、CO气体释放,H₂O的释放相对量较多。而在固定碳燃烧阶段,CO₂大量释放,CO释放量略低,H₂O最少。其中,富惰质组煤在燃烧过程中释放相对更多的CO₂,在相同条件下,燃烧更加充分。此外,还借助Coats-Re...     

中国燃煤砷中毒现状及对动力商品煤中砷含量限值的建议

根据国内外学者的研究资料,分析了目前中国贵州等地燃煤型砷中毒现状,以及煤中砷对煤工业利用的不利影响。结合中国煤中砷分布水平及燃煤技术现状,提出了中国动力用商品煤中砷含量限值。     

燃煤过程中铬迁移转化和排放控制的研究进展

本文从几个重要方面论述了煤燃烧过程中铬迁移转化和排放控制的研究进展。介绍了国外和我国各地的煤中铬的含量情况。对铬在燃煤过程中的迁移转化机理的研究成果进行了说明。最后简要总结了铬排放的控制技术，并提出了研究的不足以及今后铬释放的研究方向。     

煤及其燃烧产物中多环芳烃及环境效应研究

分析了原煤中PAHs的含量、种类和形成机制与煤的形成环境、煤变质程度、煤质等之间的关系．阐述了燃烧产物中多环芳烃（PAHs）的种类、赋存分布规律、含量变化及其与煤质特征、燃烧条件的相关关系，讨论了在燃煤过程中各因素对多环芳烃总量和多环芳烃的释放特征影响．总结了低环多环芳烃的释放及其环境效应．根据目前研究现状，分析了对煤中多环芳烃研究存在的问题及今后研究的趋势．