燃煤發(fā)電廠在中國電力輸送起到了重要的作用,提供了約75%的電能。中國擁有豐富的煤炭資源,但有近55%的煤屬于低煤級煤(LRCs)。由于對能源的日益需求,由于低級煤具有較低的熱值,較高的氧和水分含量,所以使用受到了一定的限制,但低煤級煤豐富儲量,具有資源綜合利用的前景。由于煤中的環(huán)境敏感元素,如Se在煤炭燃燒過程中會造成一定的環(huán)境和人體健康問題。為此討論該煤類與生物質共燃技術,以達到資源利用和清潔的目的。本次研究就是煤和生物質協(xié)同共燃的兩種方法,通過200-300 ℃下水熱法處理煤和在300℃下烘焙生物質并與煤進行共燃,分析過程中Se的釋放控制,研究成果具有重要的理論性和應用價值。本次通過37個樣品包括7個原煤樣、18個煤的水熱法處理樣品、生物質樣品、一個生物質烘焙樣品和煤與烘焙生物質混合樣品和一系列煤與生物質共燃實驗,包括利用水熱法和烘焙法分別對煤和生物質進行預處理,結合熱重、掃描電鏡、透射電鏡、X射線衍射、傅里葉紅外光譜、X射線光電子能譜以及拉曼光譜對樣品進行測試與表征,同時對樣品中的Se則采用原子熒光光譜法進行測定。研究了煤與生物質共燃過程中的特征和Se釋放、遷移變化。通過對熱處理過程對燃料性質和混燃過程中元素Se的遷移-釋放行為研究表明:(1)烘焙生物質與煤混燃可提高燃料的燃燒性質,同時有利于控制Se的揮發(fā);(2)低煤級煤水熱法脫水過程對煤的性質和燃燒特征有著重要影響;(3)水熱法處理低煤級煤可改變其表面化學特征和結構特征。通過實驗研究,發(fā)現(xiàn)水熱法對提高低煤級的煤質是一種較有利用前景的方法,可以有效降低低煤級煤的內含水分和氧含量,提高煤的固定碳含量和熱值。以淮南煤為例,該過程可有效提高煤的品質,所得產品的著火點溫度和燃燼溫度均升高,整個燃燒過程向高溫區(qū)遷移。水熱法處理過程可發(fā)現(xiàn),300℃下煤的結構和燃燒特性有效改善。此外,隨著水熱處理過程溫度的提高,Se的含量隨之逐級降低,當溫度升高至300℃,Se的脫除率達到了50.7%。在生物質-烘焙生物質-煤混合燃燒過程中,通過添加一定量生物質及其烘焙產物,混合燃料的著火特性和熱反應性得到了改善。隨著生物質和烘焙生物質在混合燃料中比例的提高,Se的排放量逐級下降。同時發(fā)現(xiàn),Se的揮發(fā)量在烘焙生物質-煤的混燃過程最低,其相對原混合燃料的揮發(fā)量低了 48%,這一結果表明烘焙生物質對Se的固定具有最好的效果。
【學位單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TQ038
【部分圖文】：

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本文編號：2893269