煤燃烧过程中易挥发元素(Hg、As、Se)迁移规律研究

摘要

有害的痕量元素会在煤燃烧过程中散逸到环境中,易挥发痕量元素更易以气态的形式进入到大气,从而污染环境、危害人体健康。介于其对于人体和环境的巨大危害,本文主要以煤中易挥发的痕量元素汞、砷、硒为研究对象,研究三种元素在煤中的分布赋存、煤燃烧过程中的迁移分布以及与飞灰作用的相关机理。最后,探索性地研究了提质对于低品质煤(褐煤)煤质的改善及煤中易挥发元素的挥发释放的影响。
　　由于易挥发痕量元素在煤中含量极低(<100ppm)且极易挥发,给定量检测带来极大的困难。本文采用微波消解前处理方法并结合高精度的电感耦合等离子体质谱仪对煤及其燃煤产物进行定量检测,建立了一套快速、准确的测定方法。该方法不仅加快了样品分析速度,提高了测定的精度,同时最大限度的降低了易挥发元素在前处理过程中的损失,确保测定地准确性。
　　研究易挥发元素在煤中的赋存形态对于研究其在煤燃烧过程中所进行地物理化学反应,预测在煤燃烧后的分布、富集具有重要的意义。本文采用逐级化学提取方法研究了三种工业用煤及三种典型褐煤中易挥发元素的赋存状态。结果表明煤中汞和砷的赋存形态相似,主要以硫化物结合态存在;而硒在硫化物结合态和残渣态中分布较为平均。而褐煤中汞、砷、硒以水溶态及硫化态形式存在比例较大,说明在褐煤中该三种元素的迁移性较大,在燃烧过程中容易挥发释放。
　　工业燃煤被认为是环境中汞、砷等元素的主要来源。本文对天津市供热站及电厂实际运行的锅炉进行了全面的采样,并详细讨论了不同煤种、锅炉形式、炉内温度等因素对易挥发元素迁移的影响,最后利用质量守恒定律计算了痕量元素在燃煤产物(飞灰、底灰、烟气)中的分布比例,结果显示三种元素在整个燃烧过程中约有30％-60%不等的高挥发度。
　　研究发现燃煤过程产生的飞灰能够捕集气态汞元素,从而降低有害元素的释放。本文研究了飞灰粒径、飞灰形貌、飞灰未燃尽碳含量以及飞灰中磁性物质与三种易挥发元素汞、砷、硒捕集之间的相关性研究。结果显示汞的含量与飞灰中未燃尽碳的含量成正相关,砷的含量与飞灰中的磁性物质的量成正相关。
　　本文在最后探索性的研究了水热法提质法对低品质煤(褐煤)煤性的改善和对元素挥发性的影响。实验结果表明提质褐煤在热解过程中所需活化能有明显升高,说明低品质煤的煤质得到了提升。同时,提质煤在燃烧过程中易挥发元素的挥发也得到了明显的抑制。

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第一章 绪论

1.1选题的依据及研究意义

1.2 汞、砷、硒对人体及环境的危害

1.3 汞、砷、硒的国内外研究进展

1.4 论文主要内容

第二章 定量检测方法的选择与建立

2.1 引言

2.2定量分析设备

2.3 前处理方法的介绍及选择

2.4微波消解方法的建立及应用

2.5 本章小结

第三章 煤中汞、砷、硒的赋存状态研究

3.1引言

3.2 煤中痕量元素赋存状态研究方法

3.3逐级化学提取方法的选取与实验

3.4本章小结

第四章 工业燃煤过程中汞、砷、硒的迁移转化实验研究

4.1引言

4.2实验介绍

4.3实验结果与分析

4.4本章小结

第五章 飞灰与汞、砷、硒的捕集实验研究

5.1 引言

5.2 电厂飞灰对于易挥发元素捕集实验研究

5.3 实验结果及分析

5.4 本章小结

第六章 提质褐煤燃烧过程中汞、砷、硒挥发释放实验研究

6.1引言

6.2 提质褐煤的相关实验研究

6.3 提质褐煤的相关实验方法选定

6.4 实验结果及分析

6.5 本章小结

第七章 结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

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