中国燃煤大气砷排放及其污染控制

砷是煤中使人致癌的有害物质之一。在煤燃烧过程中,砷以不同的形态进入大气环境,对环境及公众健康造成危害。中国煤中的砷赋存形式多样,主要以无机结合态为主,也存在有机结合态的砷;中国煤中砷总体含量不高,但贵州等部分地区的高砷煤成为燃煤型砷污染的主要来源;在煤燃烧过程中,砷挥发富集于微细颗粒并主要以飞灰形式排放进入大气环境。从煤中砷的赋存状态、分布、燃烧过程中砷的形态转化及砷污染控制措施等方面对中国燃煤砷排放及其控制进行了分析研究。目前,控制燃煤砷排放污染的技术措施主要包括燃烧前洗煤脱砷、使用固砷剂及发展动力配煤技术等。     

中国燃煤大气硒排放及其污染控制

硒是煤中挥发性的有害痕量元素之一.在高温燃烧条件下,煤中的硒几乎全部挥发进入大气中,对周围大气环境及公众健康产生有害影响.中国煤中硒赋存形式多样,主要分布于黄铁矿和有机质中,且在有机质中存在形式复杂;中国煤的含硒质量分数(4～5 mg/kg)高于世界平均水平(3 mg/kg),而高硒区燃用高硒石煤是硒中毒事件发生的直接原因;在煤燃烧过程中,硒主要以气态形式进入大气环境.从煤中硒的赋存状态、含量分布、煤燃烧过程中硒的形态转化和排放特征以及燃煤大气硒污染控制措施等方面进行了分析研究.目前,控制燃煤大气硒污染的可行措施主要包括燃煤前选煤除硒、燃烧过程中加入固硒剂及燃烧后使用固体吸附剂等.     

河北某燃煤电厂周边土壤中砷及其形态分布特征

采用高压密闭消解-原子荧光光谱法及分级提取-原子荧光光谱法,对某燃煤电厂周边土壤中的砷（As）总量及As形态进行了分析测定。结果显示,所有采样点土壤中As含量均低于国家标准;土壤垂直方向As含量随采样点深度增加而减少;以燃煤电厂烟囱为原点,土壤水平方向As含量分布符合抛物线特性,且与风向有关; As的存在形态以铁铝水合氧化物结合态和残渣态为主,这些形态的As不易被生物直接吸收利用,对生物的影响较低。     

固定床中煤粉及煤焦燃烧NO排放特性研究

利用自制恒温热重测量实验台,测量了800℃下,煤粉及煤焦燃烧NO排放特性。结果表明:NO排放大都集中于燃烧前半段,在燃烧后期NO的排放基本停止;煤粉热解处理时,热解温度越高,其热解后煤焦燃烧NO排放总量逐渐减少;对于同一煤种,高温区间内热解析出的挥发分,燃烧NO排放率大;800℃下,煤粉燃烧过程中,挥发分NO占整体NO排放量的比例大致低于1/2。     

燃煤硫化物排放特性影响锅炉高温腐蚀的试验分析

通过实验研究了煤燃烧硫化物排放特性对水冷壁高温腐蚀的影响,结果表明煤的挥发分低和煤粉粒度大将使燃烧火炬拖长,硫排放过程随之延长;低过量空气系数下燃烧偏高硫分的煤,炉内SOX、H2S浓度增大,通过运行调整等措施防止炉内受热面腐蚀难度增加。利用配煤技术适当降低燃煤硫分、改善烧煤特性可成为解决锅炉高温腐蚀的一条重要途径。     

高温管式炉煤粉燃烧NO排放规律研究

利用自制等温实验台炉模拟炉膛高温环境,研究了高温度1150～1550℃下煤粉燃烧特性,并同步测量了NO的生成量。结果表明：高温环境下煤粉燃烧可分为两个阶段,即挥发分和焦炭燃烧阶段。高温段显示提高温度可以较好地改善燃烧特性,同时温度由1150℃增加到1250℃时,燃烧失重速率增加幅度较其他温度区间大。NO瞬时排放浓度随燃烧经历了一个先增大后减小的过程,且峰值在燃烧过程前期。煤化程度越高,煤粉不能快速完成燃烧,焦炭中含N量大,释放缓慢,不能形成有效还原性气氛,使得总体NO排放较多。高温1550℃由空气产生的热力型NO高达3．5×10^-3mg／s。     

预热燃烧模式下热态焦炭NO排放和燃尽特性实验研究

随着煤粉预热燃烧技术的不断发展,焦炭氮在最终氮氧化物生成的贡献中占据主导地位。为研究预热燃烧模式下入炉热态焦炭（区别于常规冷态焦炭）的NO排放和燃烧特性,自行搭建了两段沉降炉系统,着重考察了煤粉热解温度、燃烧温度及过量空气系数对高温焦炭燃烧生成NO及燃尽率的影响规律。结果表明:区别于冷态焦炭实验结果,提高煤粉热解温度有利于热态焦炭燃烧降低NO排放,过量空气系数（α）为1.0时,最大降氮效率为21.1%;燃烧温度对热态焦炭NO排放的影响主要依赖于燃烧区域α,当炉内呈现较强还原性气氛时,随燃烧温度升高,NO排放量降低,当炉内呈现氧化性气氛时规律则相反;提高煤粉预热温度及燃烧区域温度均有利于降低飞灰含碳量,α为1.0时,飞灰含碳量最大降幅28.6%。     

燃煤电厂典型重金属排放与控制进展

燃煤发电是我国煤炭的主要应用方式,煤的燃烧过程会产生多种污染物质,如粉尘、SOx、NOx等常规污染物和汞、砷、铅等重金属元素,对我国环境造成严重的破坏。总结了国内外关于燃煤电厂砷,硒,铅迁移转化的研究进展和现有控制措施。介绍了砷、硒、铅重金属元素在燃煤过程的释放特性,燃煤电厂全流程下的分布和迁移特性以及现有的控制技术。分析影响煤燃烧过程砷、硒、铅释放的因素,开展对燃煤电厂中砷、硒、铅的分布及迁移特性的深入研究。     

电厂用煤砷形态分析

为了给火电厂砷污染控制提供基础数据,有必要了解煤中砷的存在形态。采用逐级化学顺序提取法对5种煤样中不同赋存形态的砷进行浸提,分别得到非特异性吸附态砷、特异性吸附态砷、无定形和弱结晶铁铝水合氧化物结合态砷、全结晶铁铝水合氧化物结合态砷及残渣态砷。提取液中的砷采用氢化物发生-原子荧光光谱法进行测定。结果表明,不同煤样具有不同的砷形态分布特征,砷主要以无定形和弱结晶铁铝水合氧化物结合态及残渣态2种形式存在;各煤样不同形态As含量的总和与煤样经硝酸消解后测得的总As含量基本吻合,说明煤中As在浸提过程中无明显损失,证明所采用的方法及操作得当。     

O2/CO2气氛下痕量元素的赋存和迁移特性

在管式炉中进行徐州烟煤的燃烧实验。通过改变燃烧气氛,用电感耦合质谱分析仪(inductively coupled plasma- mass spectrometry,ICP-MS)研究O2/CO2燃烧方式下O2含量及温度对煤中As、Cr、Pb等痕量元素赋存、迁移特性的影响,并在相同的氧浓度下研究CO2浓度对痕量元素排放的影响。结果表明：痕量元素及其化合物的熔点、沸点等物理性质对元素挥发影响很大;较之常规燃烧方式,O2含量的变化并没有改变As、Cr、Pb、Ni等痕量元素在底灰中的含量随温度升高而降低的总体规律;随着燃烧气氛中O2含量的升高,Cr、Ni在底灰中的含量有所降低,而As、Pb在底灰中明显富集;随着温度升高,燃烧气氛对As在底灰中富集的影响逐渐减弱;此外,在相同的O2含量下,CO2含量越高,As在底灰中的含量越低,因为高浓度的CO2在一定程度上抑制了更易挥发的次氧化物或单质的生成。     

煤粉浓度对HCN与NH3析出特性的影响

为探索煤粉浓度对含氮化合物生成与转化过程的影响机理,以连续给粉的一维沉降炉试验台为依托,在不同煤种、粒径和炉温下,对不同煤粉浓度下HCN与NH3的析出浓度进行了测试,并对HCN与NH3析出量与NOx转化率及燃尽率之间的关系进行了分析。试验结果表明：挥发分越高,煤粉粒径越小,HCN、NH3析出浓度越大。细颗粒煤粉更容易在高浓度下析出NH3,在低浓度下析出HCN,而粗颗粒煤粉情况正好相反。炉温越高,HCN析出量越低,NH3析出量越高,炉温700℃是HCN与NH3析出浓度发生显著变化的转折温度。在煤粉燃烧过程中,含氮化合物主要以HCN的形式析出。NOx转化率主要取决于NH3/HCN析出浓度比,煤粉的燃尽程度主要与HCN的析出特性有关。高浓度煤粉燃烧非常有利于抑制含氮化合物向NOx的转化。     

75t/h循环流化床锅炉床温影响因素的试验研究

在一台75t/h循环流化床锅炉上进行了燃用不同煤种、不同负荷和不同一次风量对床温影响的试验。试验表明,煤挥发分含量较低时,床温沿炉膛高度逐渐降低,但返料温度明显升高;负荷提高,床温整体升高,但炉膛底部与中部的温差减小;一次风量增加,会导致烟气从密相区带走的热量大于燃烧放热而使床温降低。     

煤矸石综合燃烧性能及其燃烧动力学特性研究

为了高效地利用煤矸石,有必要对其燃烧过程进行研究。文中利用热重法分析了煤矸石的综合燃烧特性、反应放热性能和动力学特性,对有双峰燃烧曲线的煤矸石的第2个峰进行了研究,分析了后期的燃烧性能,并计算出燃烧过程的动力学参数。结果表明,煤矸石中挥发分含量越高,燃烧越剧烈,且由于挥发分的燃烧占主要地位,其综合燃烧性能越好;煤矸石的挥发分含量比较高,固定碳含量小,其后期燃烧性能比较好,比较容易燃尽;燃烧放热分为两个阶段,在燃烧前期,挥发分剧烈燃烧,有明显的放热峰,燃烧后期没有明显的放热峰;煤矸石在燃烧低温段的反应级数为1.5左右,活化能较低,在高温段反应级数为2.0左右,活化能较高。     

不同煤种燃烧中NOx排放规律的试验研究

试验研究了不同煤种在一维火焰炉燃烧过程中NOx的排放特性,探讨了运行参数、煤质特性对NOx排放特性的影响.试验结果表明:煤中的挥发分含量、含氮量、煤粉细度、燃烧温度和过量空气系数对NOx的排放体积分数有较大的影响.对优化燃烧、控制NOx排放有一定的指导意义.     

新型煤粉燃烧器的燃烧机理分析

分析了国内超临界和超超临界锅炉采用的几种新型煤粉燃烧器的燃烧机理。主要特点是采用多级配风技术灵活控制燃烧器出口的煤粉火焰燃烧过程;实现着火初期低氧燃烧和火焰内NOx还原技术;在旋流式燃烧器内采用煤粉浓缩技术和环形齿状稳燃器或直流过渡风,在喷口附近煤粉气流着火初期,加强热烟气回流和维持高温及低氧燃烧,促进挥发分析出过程中的NOx还原,并实现快速着火和低负荷稳定燃烧;在A-PM型直流式燃烧器上采用带扩压管的缩放型小喷口结构,增强稳燃能力和维持高温和低氧燃烧,促进NOx还原,并均衡火焰温度,降低水冷壁的热负荷;设置可调节燃尽风进一步提高炉内脱氮效果和提高燃烧效率等。     

循环流化床锅炉后燃特性及其影响因素分析

循环流化床锅炉分离器内存在后燃现象,引起的温升将导致尾部受热面吸热量增加,再热器超温。测试结果表明,影响后燃现象的主要因素是给煤的粒度分布、煤挥发分含量及挥发分析出规律,同时与炉膛内总风量、一二次风量的配比有关。     

废轮胎胶粉与煤混烧的热重分析

采用热重分析法(TGA)对胶粉、煤粉及胶粉与煤混合物燃烧特性进行分析, 研究煤粉与胶粉混合比例对混合燃料着火特性和燃尽特性的影响规律。结果表明: 胶粉的燃烧特性与煤的燃烧有较大的区别, 高灰分煤的燃烧主要受固定碳燃烧控制; 而胶粉在燃烧过程中, 其高挥发分的析出和燃烧起主要作用。与煤粉相比, 掺10%、30%和50%的胶粉后燃料的着火温度分别降低8、30℃和80℃, 且促进了燃料的燃烧速率, 这主要是由于胶粉含大量挥发分且在较低温度下即可明显析出和燃烧的结果, 胶粉与煤的混烧有利于改善高灰分煤的着火和燃尽特性。     

不同种类煤粉燃烧NOx排放特性试验研究

为研究煤粉燃烧过程中NOx的排放特性，在一维煤粉燃烧实验台上，对单煤及其混煤进行NOx析出特性的燃烧试验研究，具体分析煤质特性、燃烧工况对NOx排放特性的影响，在试验的基础上，对NOx的排放规律进行理论探讨。试验结果表明：煤中的挥发分含量、含氮量、煤粉细度和过量空气系数对NOx的排放浓度有较大的影响；煤中挥发分、含氮量含量高，NOx排放浓度也高；在富燃情况下，煤粉越细，NOx排放浓度就越小。对优化燃烧、控制NOx排放有一定的指导意义。     

煤颗粒在快速升温过程中非傅立叶导热效应的计算研究

电站锅炉煤粉燃烧过程中，煤粉着火前期的升温速率可达10^4K/s。而且煤粉在着火前期的升温状态直接影响到煤粉挥发份的释放速度和挥发份成分，进而影响到煤粉颗粒的着火和燃烧。该文针对煤颗粒快速升温过程中非傅立叶导热效应，利用热波模型和D－P－L模型对快速升温过程中煤颗粒的温度场进行的数值模拟，与实测结果进行了比较。并发现对于电站锅炉所燃用煤粉的粒径范围，在煤粉着火前的升温过程中考虑非傅立叶导热效应是十分必要的。