【摘要】：中國是世界上最大煤炭生產(chǎn)國和消費國,由燃煤引起的大氣汞排放問題受到全社會的極大關注。原煤燃燒前低溫熱解脫汞,不但能脫除煤中的汞,而且具有節(jié)約成本、同時能去除煤中的水分和其他有害元素,具有從源頭上控制污染的意義。本課題致力于開發(fā)煤炭微波低溫熱解脫汞技術,選取BY5、BY23、FH、SH和CLS五個煤樣作為主要研究對象,通過分析煤中汞的賦存形態(tài),基于實驗室熱解實驗,研究不同熱解溫度、升溫速率、微波功率隨停留時間對煤中汞的遷移轉化的影響,結合熱解過程中的釋放形態(tài)對微波熱解煤炭脫汞的機理進行探討。通過X射線能譜(XRD)對五種煤中礦物成分檢測,采用BCR逐級化學提取的方法定量分析煤中汞的賦存形態(tài),實驗結果表明,高嶺石、石英、黃鐵礦和方解石作為煤中常見的礦物成分,幾乎存在于所有煤樣。汞在不同煤樣中的賦存形態(tài)差異較大,其中BY5和BY23煤中汞分別以弱酸提取態(tài)和可氧化態(tài)為主,SH和CLS煤中各賦存形態(tài)汞含量較為均勻,FH煤中弱酸提取態(tài)汞占比為46.33%,其它形態(tài)汞含量依次降低。在微波熱解實驗系統(tǒng)上,以1L/min的N_2氣氛中,以1500W的微波功率對煤進行熱解分析,研究發(fā)現(xiàn),煤中汞的釋放速率隨升溫速率增大而提高;微波功率是影響汞析出效果的主要因素,功率越大汞脫析出速率越快,以熱解氣中濃度低于50ng/m~3作為汞全部揮發(fā)的時間點,在微波功率大于1100W時,在5min內煤中汞均能完全析出;由于微波熱解具有非熱效應特性,恒溫熱解并不適合作為微波熱解過程的控制標準。環(huán)境變化引起的煤中水分變化主要是以存在于煤顆粒表面或毛細孔穴中的游離水為主,在熱解開始階段會快速蒸發(fā),對煤中汞析出規(guī)律影響不大。為研究微波熱解對煤質的影響,測量了熱解前后煤的熱值損耗、硫含量變化,發(fā)現(xiàn)熱解后煤樣的絕對熱值變化在-14.19%~9.31%之間,硫的析出率為20%左右,對煤樣有明顯的提質效果。采用Ontario Hydro對熱解過程中汞的釋放形態(tài)進行測定,結果表明,隨著微波功率的增大,熱解氣中CH_4、CO和H_2的含量明顯升高并與氧化態(tài)汞發(fā)生反應生成元素汞,在1500W功率熱解氣中汞幾乎全以元素汞形式存在。為研究微波熱解過程中汞的析出機理,對熱解前后煤樣XRD物相變化進行了分析,發(fā)現(xiàn)汞的析出主要分為三個方面:首先具有高介電性的黃鐵礦和方解石被加熱發(fā)生熱解,賦存在其中的硫化物態(tài)和碳酸鹽結合態(tài)汞釋放出來;另一方面是由于不同礦物熱膨脹系數(shù)不同,進而發(fā)生裂解,一些有機態(tài)和殘渣態(tài)汞被釋放出來;由于溫度的升高方解石發(fā)生熱解,大部分碳酸鹽結合態(tài)汞揮發(fā)出去。
【學位授予單位】：華北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X701
【圖文】：

圖 1-1 世界一次能源消費比界能源展望 2018 版的研究預測表明，中國將一直保持世界上最大的煤位[1]。煤炭占中國化石能源儲量的 96%，在能源生產(chǎn)和消費結構中一直幾年燃煤污染給人們的生活及健康造成了嚴重影響，人們對燃煤排放的排放的控制問題越來越關注[2, 3]。據(jù)有關學者統(tǒng)計，我國動力煤中平均

圖 1-2 大氣汞循環(huán)模型的分布十分廣泛，從各種源頭釋放出來的汞經(jīng)歷一系列復雜后，在大氣、陸地和水體之間進行遷移轉化，大氣汞的循環(huán)模型汞的排放來自于自然源和人為源兩個部分。自然排放是地質源爆發(fā)、自然風化、土壤釋放、植被釋放等。汞的人為排放主要

【參考文獻】

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