上湾电厂有害痕量元素的迁移释放行为研究

应用原子荧光光谱（AFS）和电感耦合等离子体质谱（ICP—MS）对我国西北部上湾电厂的原煤、底灰以及飞灰中Hg，As，Se，Pb，Cr，CA，Mo，Ni，Co，U和Th等11种有害痕量元素的含量进行了测定．根据燃煤过程中底灰和飞灰的产率，结合痕量元素在底灰和飞灰中的含量计算了电厂燃煤过程中痕量元素的挥发性．在实验室内通过对底灰和飞灰在酸性介质下的淋滤实验，研究了底灰和飞灰中痕量元素在60h内4个时间段的迁移释放行为．根据痕量元素的挥发和淋滤释放特性建立了元素的释放分配模型，研究结果表明，煤燃烧过程中痕量元素的挥发是导致环境污染的主要因素．     

煤燃烧过程中痕量元素分布规律的实验研究

以流化床燃煤过程为研究对象，在实验室小型一维煤粉燃烧炉上进行实验，研究了煤燃烧过程中痕量元素的排放特点．实验模拟流化床低温燃烧的特点，采用焦作无烟煤、西山贫煤、六盘水贫煤、萍乡烟煤、平顶山烟煤和小龙潭褐煤等6种典型煤分别在650℃，800℃和950℃3个工况下燃烧，结果表明Hg在灰中几乎不富集，是易挥发的痕量重金属元素；Pb在灰中的含量随温度升高有下降的趋势，部分富集在细微颗粒上随烟气排出；Cr和CA两种痕量元素大部分留在灰渣中，不易挥发。     

煤燃烧和热解过程中As和Se的挥发实验

为了研究煤燃烧过程中痕量元素的挥发及其影响因素,对焦作煤和六盘水煤在200～1 000℃温度范围内进行了热解和燃烧试验,并将底灰中As和Se的变化与煤的热失重进行了对比分析.试验结果显示:As的挥发跟煤的热失重有一定的关系,当煤的热失重最剧烈时,As的挥发速率也最大;对于Se,由于其易挥发性,一般在600℃以后挥发趋于稳定.同时对这两种煤中痕量元素的挥发性进行了比较,发现焦作煤中痕量元素更易挥发,这主要是由于六盘水煤中的含硫量较高,大部分痕量元素跟硫铁矿结合,导致其熔沸点较高.最后,在800℃下对痕量元素As和Se的挥发行为进行了动力学分析.     

煤燃烧过程中痕量元素的分类研究

采用原子吸收分光光度计(带测汞装置)、石墨炉原子吸收光谱仪和X射线荧光光谱仪，测定了一台220t／h煤粉炉中原煤、底渣和飞灰中9种痕量元素的质量分数．除As因质量分数低不能归类外，其他痕量元素按照在飞灰中相对富集系数不同，可分成3类：第1类是Pb，Zn；第2类是Mn，Cr，Se，Hg；第3类是Ba，Cd．按照飞灰相对于底渣痕量元素富集程度不同，可分成两类：第1类是Mn，Cr；第2类是Pb，Bd，Se，Zn，Cd，Hg．按照痕量元素挥发性和在燃烧产物中的分布规律，可分成3类：第1类是Hg；第2类是Pb，Ba，Zn，Cd；第3类是Mn．Se介于第1类元素和第2类元素之间．Cr同时表现出第1类和第3类元素性质．研究还发现除Mn外，其他元素在飞灰中的富集程度随粒径减小而增加；Pb比Cd更容易挥发．     

循环流化床锅炉燃煤电厂微量元素的排放特征

利用质量平衡法和富集因子法研究循环流化床锅炉燃煤电厂有害微量元素的再污染、转变机理和污染物对环境的再释放等排放特征。结果表明:由相对富集系数值,可对七种有害微量元素进行初步分类;在燃煤电厂的循环流化床锅炉燃烧过程中,有害微量元素分配行为受元素的赋存状态、燃烧温度等影响,以及在燃烧后飞灰中易溶组分增加;在燃烧区亚微米灰中挥发分有害微量元素蒸发后,可以捕捉到非均匀冷凝或吸附在破碎的细颗粒表面痕量的挥发分。     

污泥煤泥协同燃烧动力学及污染物排放特性

为掌握污泥（SS）和煤泥（CS）协同燃烧的动力学及污染物排放特性,首先采用热重分析仪研究了污泥、煤泥及其混合物的燃烧动力学特性,建立了污泥煤泥协同燃烧实验系统,并研究了污泥煤泥在不同污泥质量分数（0～100%）、温度（800～950℃）和含水率（0～20%）下协同燃烧的污染物（SO₂、NO和HCl）排放规律.结果表明:随污泥质量分数增加,混合燃料的着火性能提高,活化能降低,污泥质量分数25%时燃烧特性参数S最高;随污泥质量分数的增加,SO₂和NO排放量先增大后降低,HCl排放量增加;随燃烧温度升高,SO₂和HCl排放量增加,NO排放量总体呈下降趋势;随含水率增大,SO₂和NO排放量下降,HCl排放量增加.实验条件下污泥煤泥协同燃烧最适宜条件为污泥质量分数25%、800℃以及含水率20%.     

钙基脱硫过程矿物质对结渣影响的实验研究

对六盘水无烟煤中添加石灰石的钙基脱硫试样的结渣特性、加热过程中矿物质特性进行了实验研究．通过对不同混合比的钙基脱硫灰样熔融特性温度的测定、利用X射线衍射分析对加热过程中钙基脱硫灰样的矿物质特性进行了分析．结果表明：六盘水无烟煤中添加石灰石，当钙硫质量分数之比为2时，钙基脱硫灰样结渣特性由中等变为严重；当钙硫质量分数之比为3时，钙基脱硫灰样结渣特性又变为中等．究其原因是由于高温下，钙硫质量分数之比为2时钙基脱硫灰样中产生较多钙长石和钙(铝)黄长石等熔点较低的矿物质，从而使结渣特性由中等变为严重；当钙硫质量分数之比为3时，钙基脱硫灰样中的部分矿物质分解生成难熔矿物质方钙石，使结渣特性又变为中等．     

煤中痕量元素分布特征的聚类分析研究

测定了青山烟煤、合山烟煤、莱阳无烟煤、加福无烟煤、河南贫煤、黄石贫煤和韶关贫煤等七种不同煤样中的Ａｓ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｐｂ，Ｎｉ，Ｖ，Ｃｕ，Ｃｄ，Ｂｅ，Ｇｅ等１０种痕量元素的含量，并用聚类分析法分别对１０种痕量元素和七种煤样进行分类研究，解释了这些痕量元素在煤中的分布特征。     

石油焦燃烧过程中影响多环芳烃生成的因素分析

利用管式炉层燃方式研究了燃烧温度、气氛等不同条件对高硫石油焦燃烧过程中多环芳烃(PAHs)生成及其分布的影响,探讨了石油焦特性对生成PAHs种类的影响。研究结果表明,石油焦在空气中燃烧PAHs的生成总量随着实验温度(600～900℃)的升高先增加后降低,在700℃时达到最大值。石油焦在氮气中热解时,PAHs生成规律也是随温度升高先增加后降低,在800℃时达到最大释放值。不同反应温度和气氛下释放的PAHs均以低环芳烃为主。相同燃烧条件下,随着石油焦挥发分质量分数的增加,PAHs生成量总体呈现增加趋势;石油焦中硫元素质量分数的增加会使PAHs生成量减少;随着石油焦中碳元素质量分数的增加,PAHs生成量呈现先降低再增加的变化趋势。     

煤燃烧过程中砷的析出规律

为降低煤中砷元素对大气造成的污染,采用煤燃烧实验研究了煤燃烧过程中砷的析出规律。研究结果表明,在煤燃烧过程中,随着燃烧温度的升高,煤中砷的释放率逐渐增大,残留到燃煤灰渣中的砷含量逐渐减少。在不同的燃烧温度下,燃煤灰渣量几乎没有改变,煤中砷的释放率却有较大的差异。燃煤排放的飞灰和烟尘以及粉煤灰的裸露堆放是环境砷污染的主要途径之一。     

煤灰中微量重金属元素的迁移性实验研究

为了解煤灰中部分微量重金属元素的迁移性，用去离子水、含有机酸及含无机酸三种滤液，对煤的灰化灰和循环流化床燃烧灰进行了长期的浸取实验，实验结果表明，不同淋滤液浸取率明显不同，煤灰中Cr,Ni和Zn的浸取率，含无机酸的淋滤液高于含有机酸的，含有机酸的淋滤液又高于去离子水，不同燃烧方式产生的为煤灰中，微量重金属元素的浸取率不同，高温灰化灰中As,Cr,Ni和Zn的浸取率基本上都高于循环流化床灰中的浸取率。As在中性和弱碱性条件下容易迁移，但是As和CaCO3在弱碱性条件下发生协同作用，共沉淀加脱硫剂CaO燃烧的煤灰中，残余的CaO转化为CaCO3，因此As的迁移性降低，煤灰中部分微量重金属元素发生迁移对周围水体会造成一定的污染。     

中国煤中氟燃烧排放特征与排放限值

为了确定中国煤中氟燃烧捧放特征和捧放限值，通过大样本测试与统计，得到了中国煤中氟含量的分布特征；通过典型电站锅炉、工业锅炉和流化床锅炉的煤、飞灰、底灰样品的采样测定，提出了煤中氟在燃烧产物中的总量分配模式，得到中国不同炉型燃煤氟捧放基本特征；比照大气污染物综合捧放标准和工业窑炉大气污染物捧放标准的规定，初步得到了中国燃煤氟化物排放限值和超标煤种的比例。结果表明：比照大气污染物综合捧放标准（GB16297-1996）和工业窑炉大气污染物排放标准（GB9078-1996）中对氟化物捧放限值的规定，中国煤在各种燃烧设备的燃烧过程中，大部分煤种的氟含量是超标的，若在燃烧过程中不采取相应措施，将会对环境造成一定程度的大气氟污染。     

煤中氟的无机/有机亲和性与洗选特性

为了有效脱除煤中微量有害元素氟，采用浮沉试验、煤中氟质量分数测定技术研究了中国煤中氟的无机／有机亲和性与洗选特性。研究内容包括：煤中氟与灰分、矿物成分之间的关系；煤中氟的有机亲和性与可选性；研究结果表明：煤中氟质量分数与灰分质量分数之间呈正相关关系；中国煤中氟质量分数与灰分之间存在以下指数增长关系；煤中氟质量分数与煤中矿物质的成分有关：煤中氟属“中等无机型”元素，无机亲和力较强，有机亲和力较弱：煤中氟以无机氟为主，有机氟为辅的方式赋存；原煤洗选是脱除煤中氟的一种可行的技术措施。     

热溶煤的燃烧特性

低阶煤的高值化利用对拓宽能源途径,提高能源效率和解决环境问题具有重要意义.以N-甲基吡咯烷酮为有机溶剂,对4种低阶煤进行热萃取,获得低灰分、高挥发分的热溶煤产物.通过热重分析研究了热溶煤的燃烧特性,并利用拉曼光谱分析,对比了原煤与热溶煤碳结构的变化规律.结果表明:与原煤相比,热溶煤的灰分含量明显降低,挥发分含量增高,固定碳含量减少,热值增大.其中KL、GD和ZS 3种热溶煤的H/C原子比大于原煤,XB的热溶煤小于原煤.KL、GD和ZS 3种热溶煤的峰强度(ID/IG)和峰面积(AD/AG)的比值大于相应的原煤,其有序化程度减小,结构缺陷增多,相应的其热溶煤的燃烧反应性增大.而XB热溶煤的ID/IG和AD/AG的值小于相应的原煤,有序化程度增大,燃烧反应性降低.     

灰渣的湿法消化法及其利用

采用高压消化罐法消化样品，采用正交试验设计实验方案，用ICP-AES测定了煤燃烧后底灰中的镁、锰、镍、钾、钙、铝、铁、铜、镓、钛、汞、钒、锗、铈14种元素的含量，方法回收率在89.0％～108．7％之间，相对标准偏差均小于1．97％．方法简单、快速、准确性好，实现了多元素同时测定，测量结果表明，煤燃烧后的底灰与原煤相比微量金属元素普遍得到了富集．     

粉煤灰的理化性质及其对粘土影响研究初报

研究粉煤灰的理化性质及其对粘土理化性状的影响,寻找粉煤灰用于农业的新途径,研究结果表明：粉煤灰是多各颗粒集体合体,具有多孔、质轻、多砂、碱性等特征,含有植物生长需要的多种营养元素,对粘质土壤具有多功能的综合改良效果,是改良贵州酸性黄泥土的理想材料,也为火电厂综合利用粉煤灰另辟一条途径。     

广西靖西县三七中微量元素及重金属含量分析测定

采用原子荧光光谱法,原子吸收分光光谱法及电感耦合等离子体发射光谱法分析测试3年生、4年生和5年生的广西靖西县的三七中微量元素及重金属的含量,为广西建立三七规范化生产基地提供实验依据。结果表明:广西靖西县的三七中含有丰富的Zn、F e、Cu、M n和N i等微量元素,微量元素随药龄的变化而变化,但变化无规律性;广西三七中重金属含量较低,除5年生三七中Hg含量偏高外,其他均符合国家标准。     

煤尘云着火敏感性影响因素的实验研究

为研究煤尘云的着火敏感性，选取3种典型煤尘-无烟煤、烟煤、褐煤，采用Godbert-Greenwald恒温炉装置，研究不同测试条件及煤尘种类对煤尘云最低着火温度的影响，以及惰性粉尘对煤尘云着火的抑制作用.研究表明:随着喷尘压力的增大，煤尘云最低着火温度先降低后升高，存在最佳喷尘压力为50 kPa，对应的煤尘云着火温度最低；随着煤尘粒径的增大，煤尘云最低着火温度呈线性升高的趋势；随着煤尘云浓度的增大，煤尘云最低着火温度先降低后升高；3种煤尘云均存在最佳着火浓度:无烟煤和烟煤为1.818 g/L，褐煤为1.364 g/L；煤尘云的最低着火温度随挥发分含量的增大而减小；挥发分质量分数小于15%的煤尘，灰分的阻燃作用明显，挥发分质量分数大于15%时，灰分的阻燃作用不明显；惰性粉尘对煤尘云着火的抑制效果:炭黑最强、粉煤灰次之，CaCO₃最弱.