通透结构泡沫硒化铜原位构筑及烟气脱汞研究

燃煤烟气汞的大量排放对公众健康和生态系统造成了严重威胁,开发新型高效脱汞技术和材料对汞污染防治具有重要意义。本文采用原位硒化方法制备了泡沫硒化铜(Cu-hs),与采用水热法制备的泡沫硒化铜(Cu-hd-1和Cu-hd-12)相比,Cu-hs具有更优的单质汞(Hg⁰)吸附性能。Cu-hs具有良好的抗H₂O和SO₂干扰能力,O₂对Cu-hs吸附Hg⁰有一定的促进作用,而HCl的存在对Hg⁰吸附没有明显影响。Cu-hs表面的汞饱和吸附量为3743 g/m³(约为15 mg/g),显著高于目前文献中报道的活性炭的饱和吸附量,具有很好的燃煤烟气脱汞应用潜力。     

煤和生物质化学链气化中铜基载氧体与灰分的碳热反应研究

从反应温度、灰的种类和灰的比例三个方面,对煤和生物质化学链气化过程中铜基载氧体与灰中矿物的碳热反应过程进行了研究;通过往复切换固定床的氧化还原气氛模拟化学链气化的循环过程,利用XRD和SEM-EDS等表征手段并结合热力学计算对产物进行分析。结果表明,灰中Fe_2O_3和Al_2O_3易与CuO/Cu_2O反应形成CuAl_2O_4、Cu_2Fe_2O_4和CuFe_2O_4等尖晶石结构的物质,而CaO能够通过阻碍Cu-Al和Cu-Si复合化合物的形成来缓解铜基载氧体的烧结。温度升高促使CuO极易与CaSiO_3和MgSiO_3等硅酸盐矿物发生固-固反应,生成CaCuSi_2O_6和CuMgSi_2O_6等而降低铜基载氧体的反应活性。随着灰分比例的增加,Ca~(2+)和Fe~(3+)等离子富集所生成的Ca_2Fe_9O_(13)易与SiO_2发生反应生成高熔点的CaFeSi_2O_6三相共熔体,与铜基载氧体共熔并覆盖在载氧体表面,阻碍其释氧性能。     

纳米TiO_2-活性炭的制备及光催化脱汞初探

采用溶胶凝胶法以活性炭(AC)为载体,制备纳米TiO_(2-)活性炭复合物(TiO_(2-)AC).采用X射线衍射仪(XRD),场发射扫描电镜结合X射线能谱分析仪(FSEM-EDX)对TiO_(2-)AC复合物进行表征。在波长为253.7 nm的紫外光照射下进行TiO_(2-)AC光催化氧化脱除单质汞试验。结果表明,复合物表面TiO_2纳米粒子尺寸可控制在30 nm左右;热处理温度的升高促进TiO_2晶粒的生长及相变,复合物中TiO_2锐钛矿相向金红石相转变的温度在500～700℃之间;负载锐钛矿型TiO_2的复合物较金红石型复合物显示出更强的光催化脱汞效果。TiO_(2-)AC能够达到预期的结合TiO_2光催化氧化性能与活性炭强吸附能力的效果,脱汞性能显著,具有广阔的应用前景。     

煤燃烧超细颗粒物生成和控制的实验研究

为了解煤燃烧过程中温度对超细颗粒物生成的影响和吸附剂抑制超细颗粒物生成的有效性,本文进行了小龙潭褐煤的滴管炉燃烧试验。收集的超细颗粒物的尺寸分布已经在不同的操作参数下进行了测量。超细颗粒物主要通过汽化-成核-冷凝机理形成。因为小于100 nm的颗粒物没有得到充分的控制,一种加入蒸汽吸附剂的方法在煤燃烧系统中得到应用,事实证明这种方法可以有效地抑制超细颗粒物的生成。     

660MW燃煤机组锅炉飞灰颗粒物排放特征研究

应用自动烟尘测试仪在沙角C电厂1#炉静电除尘器前进行飞灰颗粒物采集,分析了煤种、负荷对飞灰细颗粒排放特性的影响,同时对飞灰颗粒粒径分布、化学成分、矿物含量和形貌特征等进行了研究。结果表明,机组负荷越高,飞灰颗粒越细,生成的PM1和PM2.5越多,但总的烟尘排放浓度随负荷升高而降低;随着伊泰煤的掺烧比例增大,飞灰颗粒粒径分布向细颗粒区域移动,PM1和PM2.5的含量增大。低负荷时易形成含有熔融小球体的煤胞结构,高负荷时易形成多孔煤胞。高低负荷和不同配煤的燃煤颗粒物矿物成分类似。     

改性煤基活性炭对燃煤烟气中汞的脱除

本文以无烟煤为前驱体,采用KOH活化法制备了煤基活性炭,并以NH4I为改性剂对活性炭进行改性,用于燃煤烟气中汞的脱除。实验研究了负载的NH4I的质量分数、烟气温度以及烟气成分对改性活性炭脱汞性能的影响。研究结果表明,最佳的NH4I负载质量分数为0.07;在80~180℃的温度范围内,随着温度的升高,活性炭的脱汞效率逐渐降低。烟气中的O2、CO2、NO、HCl等组分对改性后的活性炭的脱汞效率具有一定的促进作用,SO2则有明显的抑制作用;但由于改性活性炭具有较好的抗硫效果,当烟气中含有微量的SO2时,活性炭的平均脱汞效率仍可达到87.95%。采用热再生法对改性活性炭进行再生,结果表明,400℃下再生的活性炭的脱汞率为95.82%,但随着再生次数的增加,活性炭脱汞效率不断降低。     

纳米硫化锌吸附剂中汞的稳定性研究

为了探究对纳米硫化锌吸附剂中汞的稳定性,采用重金属污染评价方法毒性特性浸出(TCLP)法对纳米硫化锌(Nano-ZnS)吸附的汞稳定性进行评价,并进一步研究了纳米硫化锌汞吸附量、浸提剂初始pH、浸出时间、液固比以及酸雨类型等对纳米硫化锌中汞稳定性的影响.结果表明:在偏酸性与偏碱性的条件下浸出液汞浓度较大,但是即使在pH=1与pH=13的情况下纳米硫化锌吸附的汞最大浸出浓度也仅分别为0.292μg/L与4.211μg/L。同时TCLP实验结果远低于TCLP标准中汞的安全浓度值25μg/L,说明纳米硫化锌吸附的汞具有良好的稳定性。     

CO2矿物碳酸化隔离的理论研究

矿物碳酸化是一种很有潜力的CO2地质隔离储存技术.在缺乏反应动力学参数的条件下,矿物碳酸化理论及热力学分析有助于了解CO2矿物碳酸化反应进程并确定反应发生的温度与压力区间.本文从热力学角度研究结果表明,CO2可以与部分硅酸盐矿物进行碳酸化反应得到碳酸盐和二氧化硅.相对于干法碳酸化,湿法碳酸化具有高反应速率和低能耗等优点.硅酸盐矿石的溶解与溶液中的HCO3-浓度有关,反应开始前溶液中加入一定量的碳酸氢盐能够促进硅酸盐矿石的溶解.CO2矿物化隔离,硅灰石优于蛇纹石,蛇纹石优于镁橄榄石.在温度低于500K及较高的反应压力范围内,CO2矿物碳酸化具有商业化应用潜力.     

超低排放燃煤机组Se、Hg在固相产物中的赋存形态和浸出特性研究

煤燃烧会产生大量污染物,研究燃煤固相产物中有害痕量元素的含量分布和赋存形态具有深远意义。本文依托Se和Hg两种元素,探讨了其在燃煤电厂超低排放机组固相产物中的含量分布、结合形态及浸出特性。结果表明,飞灰中Se含量高于底渣;底渣中Se和Hg的主要存在形态为较为稳定的残渣态,4#机组底渣中残渣态含量最低;飞灰中Se和Hg的主要存在形态为可氧化态;四台机组底渣和飞灰中Se和Hg浸出量均低于《危险废物鉴别标准–浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)规定排放限值;4#机组飞灰中Se对环境的潜在风险更低,Hg在底渣和飞灰中的浸出量几乎为0,不存在浸出风险。