程式升溫熱解在煤中汞形態識別中的套用及其機理

《程式升溫熱解在煤中汞形態識別中的套用及其機理》是依託華中科技大學，由羅光前擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：程式升溫熱解在煤中汞形態識別中的套用及其機理
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：羅光前
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

汞在煤中的存在形態會影響其毒性、遷移性、揮發性和最終形態，影響其控制策略的選擇和技術開發。目前進行汞形態識別的主要方法是連續化學提取，但這種方法因為存在選擇性不夠、再吸附和再分布等問題，一般只是用於汞濃度較大的環境樣品。然而煤中汞濃度極低，所以有必要開發一種適用於煤中汞形態識別的新技術。基於不同形態的汞其在程式升溫熱解過程中釋放速率等特性差別較大的原理，本課題將程式升溫技術用於煤中汞形態的識別：最佳化設計一套裝置，建立標準程式，使其能適用於獲得燃煤程式升溫熱解過程中汞的釋放曲線；建立熱解過程中汞的釋放模型，利用該模型能正確模擬汞的釋放行為；根據模型和實驗數據，能將重疊的峰形正確解離，得到特定形態汞的釋放特性和定量數據。

結題摘要

首先研究了程式升溫熱解過程中在煤中汞的釋放特性及形態識別。最佳化設計一套裝置，建立標準程式，使其能適用於獲得燃煤程式升溫熱解過程中汞的釋放曲線，得到特定形態汞的釋放特性和定量數據。通過與單一標準物質的釋放峰相比較，結合密度分級、硝酸浸提、低溫灰化和選擇性連續化學浸提技術，確定了煤中不同形態汞釋放的溫度區間：＜150℃是Hg0，150-250℃是HgCl2/有機結合態Hg，250-400℃是HgS/矽酸鹽結合態汞，400-600℃ 是黃鐵礦結合態汞。煤中汞的賦存形態影響各種煤燃前脫汞技術的效率。密度分級適合於脫除外在礦結合態汞。熱解不適合脫除黃鐵礦結合態汞。密度分級結合熱解技術用於脫除黃鐵礦結合態汞含量高的煤種可以獲得較好的經濟性。然後開發了連續測汞儀在程式升溫熱解中的使用的技術。煤熱解氣中芳香烴、二氧化硫等的干擾導致CVAAS測量汞結果偏大，甚至完全失真。利用化學鏈燃燒原理，對熱解氣進行預處理，在燃料反應器中，金屬氧化物將熱解氣氧化成二氧化碳和水，同時將各種形態的汞轉化為單質汞，通過CVAAS連續測量二氧化碳中的單質汞濃度；金屬氧化物再次進入燃料反應器反應，即完成一個循環。利用該技術對燃煤進行熱解時測量的結果，結果顯示不用化學鏈技術熱處理時測量值嚴重失真，套用該技術後測量精度得到了極大地提高。原理分析和初步試驗都證明，該預處理技術具有套用到熱解氣之類的含有複雜干擾成分的可燃氣體的汞連續測量中。最後將低溫熱解煤燃前脫汞技術在中試裝置中套用成功。針對揮發份較高並含有高濃度重金屬的褐煤或煙煤，提出燃前煤質改性和污染物脫除的同時並產焦油和煤氣的思想，通過低溫熱解脫除燃煤Hg、As、Se、Cl等揮發性有害元素，脫除一部分S和燃料N，同時得到高附加值的焦油。結合實驗，發展了程式升溫熱解識別煤中汞形態從而選擇有效煤燃前污染物脫除手段的技術，建立和運行一套煤粉低溫熱解流化床中試裝置。基於本研究，培養了青年科技人才，包括青年教師（項目負責人）與博士後2 名、博士研究生1 名（在讀）、碩士研究生3名。項目負責人因為在項目資助下所獲得的科研業績榮獲華中科技大學優秀博士後稱號。發表或錄用期刊學術論文5 篇（其中SCI 論文4 篇），申請國家發明專利4項（其中授權3項），申請實用新型2項，全部授權。參加國內會議多次，參加國際會議6次。