煤中气态溴化物在燃烧过程中转化规律与现象的基础研究

摘要

煤中痕量元素溴的赋存状态与含量具有复杂性和差异性大的特点。同一煤种,不同地域;同一地域,不同矿区;同一矿区,不同煤层中煤的溴含量均有所不同。加之,在煤的物理和化学转化过程中,溴体现出较强的挥发性,这使得对溴的某些方法的测定结果存在较大差异,有关煤中溴的分析资料报道也很少。针对日益突出的燃煤溴污染问题,国内外学者开展了初步的研究。但到目前为止,人们对煤燃烧过程中溴化物的生成过程、生成机理还不十分清楚;对煤中溴在烟气、灰渣及飞灰等燃烧产物中的分布规律、赋存形态和特征等问题的研究既不系统,也不深入;对不同燃烧方式(设备)下的溴化物排放特征与规律的研究既零散,又缺少代表性,尚未获得规律性的认识;对于燃煤溴污染的治理,脱硫技术对气态溴化物的脱除过程、机理和效果缺少必要的研究与比较。这些问题严重制约着燃煤溴污染治理的进程。开展煤中溴的研究,测定煤中溴的含量,了解和掌握在燃烧过程中煤中溴的转化规律和污染物形成机理,减少煤在利用过程中释放溴对环境的危害是一件非常有意义的工作。本文主要研究内容:
　　(1)建立煤中溴化物燃烧转化分析测试方法;在管式炉和小型试验炉上研究典型煤种气态溴化物生成的影响因素;
　　(2)建立单颗粒煤燃烧气态溴化物生成的燃烧反应动力学模型;给出了简单级次反应-单组元一级反应的燃煤过程溴析出动力学模型的修正计算方法与计算表达式;
　　(3)从化学反应热力学和反应动力学两个角度,利用Thermo-calc和CHEMKIN-4.1模拟软件,分析煤中溴化物在燃烧转化过程中成分与形态变化规律,研究特定体系下的反应机理。

目录

致谢

摘要

Abstract

1 引言

1.1 本文的研究背景与意义

1.1.1 本文的研究背景

1.1.2 本文的研究意义

1.2 煤中溴赋存形态、燃烧转化及其对环境造成的污染现状

1.2.1 煤中溴的赋存形态研究现状

1.2.2 煤中溴的燃烧转化及其污染控制现状与相关法律法规的制定

1.3 本文的主要研究内容与解决的关键问题

1.4 本文的研究思路与创新点

1.4.1 研究思路

1.4.2 创新点

2 煤中痕量元素的研究

2.1 煤中痕量元素的定义

2.3 痕量元素的环境危害与分类

3 煤中痕量元素溴的研究

3.1 煤中痕量元素溴的研究进展

3.2 煤中溴赋存原因的研究进展与初步分析

3.3 国内外对煤中溴的不同测定方法的研究成果与方法比较

3.3.1 关于煤中痕量元素溴的测定标准

3.3.2 国内外对煤中溴的不同测定方法的进展

3.3.3 煤中溴不同测定方法的比较与本文测定方法的确定

4 煤燃烧过程中溴迁移规律的基础实验研究与原理

4.1 实验原理背景

4.2 高温燃烧水解——溴离子选择电极法实验设计概述

4.2.1 高温燃烧水解实验设备与试剂

4.2.2 测定溴含量的系统实验步骤概述

4.3 含溴矿物热分解动力学与溴化物分解机理分析

4.3.1 含溴矿物中溴热分解及与矿物反应原理分析

4.3.2 含溴矿物热分解动力学分析

4.3.3 燃煤过程中溴析出的动力学模型

4.4 实验结果与分析

4.4.1 溴电极性质实验

4.4.2 标准土壤样中溴的燃烧水解实验结果

4.4.3 标准煤样中溴的燃烧水解实验结果

5 燃煤过程中气态溴燃烧反应机理的模拟实验研究

5.1 痕量元素的反应机理研究与进展

5.1.1 化学反应热力学

5.1.2 化学反应动力学

5.1.3 痕量元素反应机理的理论及模拟研究进展

5.2 煤中燃烧过程中痕量元素的转化过程

5.3 痕量元素的化学反应热力学研究

5.3.1 化学热力学平衡计算软件 Thermo-calc 介绍

5.3.2 软件采用的基本原理与分析的基础理论

5.3.4 反应系统建立

5.3.5 煤燃烧过程中溴的化学反应热力学模拟实验分析

5.4 痕量元素的化学动力学研究

5.4.1 化学动力学软件 CHEMKIN-4.1 介绍

5.4.3 软件采用的基本原理与基础分析理论

5.4.4 气相动力学反应机理建立

5.4.5 煤燃烧过程中溴的化学反应动力学模拟实验分析

结论

参考文献

附录 A 附录内容名称

作者简历

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