高钠煤燃烧污染物释放特性

摘要

新疆准东煤炭资源储量丰富，可以满足我国长时间的能源需求。但准东煤普遍钠含量较高，在燃煤发电过程中容易导致锅炉换热面沾污。高钠煤沾污的原因是其燃烧过程中产生的钠化合物熔点均较低（硅铝酸钠除外），在锅炉正常燃烧温度下会发生气化，气化的含钠化合物降温凝结是引发沾污的主要原因。通过加入Si、Al元素含量较高的物质混烧，如高岭土、活性矾土、硅藻土等，可以促使钠元素与这些添加剂物质结合，产生高熔点的硅铝酸钠，减少钠化合物的气化，从而减缓锅炉换热面的沾污。考虑高钠煤灰本身Si、Al元素含量也较高，因此，将高钠煤灰作为添加剂，与高钠煤混烧来观察是否混烧可以使更多的钠元素跑到灰中。
　　分别将不同比例的高钠煤灰和高钠煤混烧、将进行过机械研磨的高钠煤灰和高钠煤混烧，结果表明添加灰（无论是否磨过）相比高钠煤单独燃烧，更多地钠元素进入灰中，而且随着添加比例的增加，进入灰中的钠元素比重也会增加。在同一添加比例下，添加磨过的灰燃烧会比添加没磨过的灰燃烧使更多的钠元素进入灰中。说明添加灰燃烧可以抑制钠元素的气化，添加比例越高，抑制作用越强。在同一添加比例下，添加磨过的灰比添加没磨过的灰抑制钠元素气化作用更强。间接证明加灰燃烧可以减缓对换热面的沾污，添加比例越高，减缓对换热面的沾污效果越好。在同一添加比例下，添加磨过的灰比添加没磨过的灰有更好的减缓换热面沾污的效果。由于高钠煤灰现场大量存在，用高钠煤灰作为添加剂，可以省去外购添加剂的成本以及运输成本，对高钠煤的利用非常有意义。
　　另外，煤炭燃烧过程中会产生粉尘、SO2、NOx以及Hg、As、Pb、Cd、Cr等重金属污染物。目前，针对准东煤燃烧重金属排放特征鲜有研究，本研究选择典型准东五彩湾煤和京玉烟煤，测试其在滴管炉中燃烧后重金属Hg、As、Pb、Cr排放情况。
　　测试结果表明五彩湾煤本身四种重金属含量都比京玉煤低，尤其是砷与铅，和京玉煤相比非常低。五彩湾煤与京玉煤飞灰、底灰中四种重金属浓度相差不大。五彩湾煤烟气中汞、砷、铅浓度都比京玉煤低，五彩湾煤烟气中不易脱除的零价汞浓度相对于京玉煤更低，五彩湾煤烟气中砷、铅浓度非常低，以至于检测设备检测不到数值，而五彩湾煤烟气中铬浓度相对于京玉煤略高。由此可知，五彩湾煤可以向大气排放更少的汞、砷、铅，对于铬排放两种煤没有明显差异。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 我国能源利用现状

1．1．2 准东煤

1．1．3 重金属危害

1．2 国内外研究现状

1．2．1 高钠煤

1．2．2 燃煤电站重金属释放

1．3 本文主要研究内容

1．3．1 高钠煤沾污治理

1．3．2 准东煤燃烧重金属释放特点

2．1 滴管炉

2．1．1 炉体

2．1．2 控制柜

2．1．3 送料机

2．1．4 送风系统

2．1．5 冷却水系统

2．2 ICP

2．3 OHM

2．4 EPA29

2．5 固体测汞仪

2．6 液体测汞仪

2．7 测砷仪

2．8 本章小结

3．1 实验过程

3．1．1 煤种选取与处理

3．1．2 滴管炉给料机校准

3．1．3 实验方法

3．2 样品处理

3．2．1 消解

3．2．2 艾氏剂消解法

3．2．3 OHM吸收液的处理

3．2．4 EPA29吸收液的处理

3．3 本章小结

4．1．1 空白实验

4．1．2 添加比例

4．1．3 添加磨过灰

4．2 数据分析

4．2．1 灰中钠元素含量

4．2．2 输出灰中钠元素比重

4．2．3 理想情况

4．3 机理分析

4．3．1 添加灰

4．3．2 提高灰添加比例

4．3．3 添加磨过灰

4．4 本章小结

第5章 准东煤燃烧重金属排放

5．1 汞

5．2 砷、铅、铬

5．3 重金属平衡与分布

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

致谢