云贵川交界区晚二叠世煤中汞形态分析

通过RA-915测汞仪与程序升温热解仪联用,分析了云贵川交界区晚二叠世煤在氩气、氮气和氧气3种不同气氛下的汞释放规律及煤中汞的存在形态.研究表明,煤在还原环境下热解时,汞的释放范围较广,且由于煤中汞的存在形态不唯一而呈现出明显的阶段性释放特征,在氮气和氩气气氛下煤中汞的释放行为接近一致.在氧气气氛下热解时,HgS和HgSO₄可能以HgSO₄·HgO和HgSO₄·2HgO这种过渡形式而使汞的释放温度范围趋于集中.云贵川交界区晚二叠世煤中的汞以HgS和HgSO₄为主要存在形态,部分煤样中含有一定量的HgO.     

造纸污泥燃烧、热解与孔结构特性实验研究

对造纸污泥、造纸污泥焦、煤、煤焦热重和压汞实验,以及燃烧、热解和孔结构进行特性分析。通过对实验现象和数据的处理与分析,得到了反应动力学参数和孔结构特性参数。热重实验显示,造纸污泥与煤基本都要经历加热、挥发份析出、挥发份着火及燃烧、固定碳着火及燃烧四个阶段。造纸污泥的燃烧、热解特性与煤有较大差异。造纸污泥在失重分解过程中挥发份所起作用远大于固定碳所起作用。得到了比孔容、比表面积、孔数与孔径分布的关系,造纸污泥、造纸污泥焦的孔隙率比煤、煤焦的大很多。造纸污泥的焦粒属于多孔介质,使得空气易于扩散到其中的气孔中,有利于燃烧。     

煤中挥发氮析出过程模拟:不同热解模型的影响

采用数值模型研究了煤热解、燃烧过程中挥发分氮的析出、中间含氮产物HCN的生成以及转变为NO的过程．分别采用双方程模型和通用模型描述热解过程，利用有限体积方法对质量、化学组分、动量和热量守恒方程进行离散求解．计算结果表明两种模型获得的热解过程、孔隙率、HCN生成率等方面存在一定差别，而对颗粒着火时间、NO生成率等方面比较接近．与试验结果比较，采用双方程模型对模拟烟煤颗粒的挥发氮析出过程准确度相对较高．     

固定床煤热解有机气体析出规律的GC-MS分析

为了研究层燃炉块煤热解时有机气体的析出规律,在自行设计的可移动式-固定床上对神木煤进行了热解实验,煤颗粒尺寸为3~5mm;热解气在炉膛内的停留时间为1.76s,热解温度分别为1100K、1400K和1600K;采用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)测试分析了热解气中有机气体的析出规律;离线测试热解气体试样。研究结果显示:随着热解温度的升高,热解气中饱和脂肪烃含量降低,其中2-甲基戊烷和2,2,3-三甲基丁烷降低幅度分别为83.29%和59.66%;芳香烃含量升高,其中甲苯浓度增加了8倍。随着热解温度的升高,热解气CH组分中,碳含量增大,氢含量减小;热解气中的部分饱和脂肪烃经历浓缩、环化和析氢过程形成芳香烃。     

高硫煤热解部分气化过程中硫的变迁行为

针对3种不同煤阶的高硫煤,分别在固定床反应器中考察其固定升温速率下原煤热解和半焦在不同温度下的水蒸气部分气化过程中的硫变迁行为.研究过程分为热解和部分气化2个子过程.结果表明,热解过程中大同、义马和西山煤总脱硫率分别为41%、42.5%和23.1%,其过程中FeS₂完全转化为FeS,不稳定的有机硫部分析出,硫从固相中的脱除大于碳的转化,硫在气相中得到富集;在部分气化过程中,对于大同和西山煤,半焦中硫含量可有效降低,脱硫率分别提高26.47%和19.37%,其中无机硫化物(FeS)易于气化析出,其析出程度随温度升高而增大.但对义马煤焦部分气化结果证实:在700℃气化时,总脱硫率可提高24.60%,在高于700℃气化时,有利于碱土金属与H₂S反应进行,同时由于碳骨架的气化速度加快,降低了其有机质对灰分固硫行为的传质阻力,所以灰分中碱土金属的固硫作用增强,使得半焦中硫含量增加,脱硫率与碳转化率的差值下降,不利于硫的脱除.     

基于分步热解技术的沉积岩形态汞同位素分析方法

沉积岩中的汞及其同位素常被用于指示大规模火山活动、海洋氧化还原演变等古环境演化事件,但现有研究主要聚焦总汞含量及相应的总汞同位素组成,缺少形态汞含量及其同位素组成数据,因此无法精准判别古环境中汞的来源、沉积环境和沉积过程。本研究开发了基于热解技术的沉积岩中不同形态汞的分离和同位素分析方法。首先通过沉积岩中典型形态汞（有机质、硫化物和粘土矿物结合态汞）单一标准建立热解温度曲线,然后将上述单一标准物质混合,通过调整升温速率以及形态汞采集的温度范围和时间优化热解分离方法,收集不同温度下析出的气态单质汞进行同位素分析。结果表明,分离的有机质结合态及硫化物结合态汞的δ²⁰²Hg和Δ¹⁹⁹Hg值同参考值的平均差值分别小于0.20‰和0.03‰,因此该分离方法能有效分离上述形态汞并进行汞同位素组成分析。上述方法被进一步应用于分析天然标准物质（黄红壤、水系沉积物、海相沉积岩）的汞形态及其同位素组成,验证了该方法在自然样品中的广泛适用性。     

医疗废物典型物料热解过程中无机氯的气相迁移规律

在温度为600～900℃、氮气气氛下.用管式炉实验台对医疗废物典型组分--棉花和聚丙烯(PP)进行了快速热解实验.为了研究氯的迁移规律,对物料添加了适量的盐水,结果表明,医疗废物典型组分和NaCl溶液混合热解的过程中Cl的析出随着热解温度、热解时间和物料与Cl元素质量配比的改变而改变.研究发现,Cl的析出峰在以棉花为物料时出现在800℃,而用PP为物料时出现在700℃;随着热解时间的变化,Cl的析出率呈现不规律的变化:700℃棉花热解实验中,热解时间5min时.Cl的析出率只有0.0002,在10min时,析出率达到了0.0003;而在800℃棉花的热解实验中,5min时Cl的析出率为0.00062.而随着热解时间的增加,10min时,Cl的析出率却降到了0.00045.同时还发现,随着Cl元素含量的增加.其析出率也在提高,当Cl和物料质量比值增加1倍时,Cl的析出率也随着温度的变化相应的增加2～4倍.     

高低阶煤和小球藻的共热解特性研究

该文通过热重分析法研究无烟煤、褐煤和焦煤3种煤化程度不同的煤和小球藻在单独热解、两者混合热解时的热解特性,以及两者在不同掺混比情况下在热解过程中的相互影响。主要研究结果如下:(1)煤在单独热解时,热解失重量随煤阶的提高而降低,热解起始温度随煤阶升高而升高。(2)煤和小球藻混合热解的协同作用随着煤阶的提高而降低,低阶煤和小球藻的共热解在300～500℃内表现出明显协同作用。超出该温度区间小球藻会阻碍煤的热解,其中对焦煤的影响最严重。     

脱硫废水添加对煤燃烧时汞析出特性的影响

为探究含氯脱硫废水溶液添加对煤燃烧时汞析出特性的影响,分别利用沉降炉和管式炉实验装置进行了3种煤在1200℃下的燃烧实验。实验时通过改变模拟脱硫废水溶液的添加量来控制燃煤中氯的质量分数分别为0.00%、0.02%、0.04%和0.06%。分析煤燃烧后烟气中汞浓度、吸收液、飞灰和煤灰中汞含量的变化情况发现:随着加氯量的增加,烟气中Hg0浓度逐渐降低,Hg2+浓度则逐渐升高,但对Hgt（气态总汞）浓度的提升效果相对较差。当加氯量为0.06%时,煤种B在沉降炉中燃烧后烟气中Hg0浓度下降约2.3 μg/m3,而Hg2+浓度提高约2.6 μg/m3,但Hgt浓度仅提高了0.3 μg/m3。氯的添加也会使飞灰中汞含量增加,煤灰中汞含量降低。通过综合对比分析沉降炉和管式炉实验结果发现:无论是否添加氯,煤在沉降炉中燃烧后烟气中Hg0比例均小于管式炉实验结果。当煤种B加氯量为0.06%时,在沉降炉和管式炉中燃烧后烟气中Hg0含量占比分别为50.6%和67.8%。此外,还发现3种煤粉在管式炉中加氯燃烧后汞的析出率提高趋势均较沉降炉明显。故含氯脱硫废水溶液的添加可以改变煤燃烧时汞的析出特性,且有利于促进烟气中Hg0的氧化,对燃煤烟气脱汞具有重要作用。     

煤中微量有害元素的挥发性

利用3 种热解反应装置(密闭模拟下落床、流动气氛模拟下落床和固定床)研究了 6种煤中 As、Pb、Cr、Cd 和 Mn等微量有害元素的挥发性随温度(300～1000℃)的变化规律,同时考察了热解装置的影响.结果表明,这 5 种元素的挥发性均随热解温度的升高而升高;6 种煤中 As、Pb、Cd均表现出与Cr 和 Mn相比具有较强的挥发性,但它们的挥发温度不同,其中 As 的挥发主要发生在 300～700℃,Cd 主要在 500℃以上挥发,Pb 主要在 800℃以上挥发.热解过程中,微量元素在半焦孔道内扩散时产生的反应是影响元素析出的重要因素之一.     

我国煤中汞含量水平及洗选过程汞流向分析

介绍了我国煤中汞含量与分布特征、煤中汞的赋存形态,分析了汞释放对环境的影响以及汞的脱除与控制技术。结果表明:我国(华南)晚三叠世(T3)煤中汞含量最高,平均含量为0.26μg/g;贫煤和无烟煤中汞含量最高,平均含量都超过0.20μg/g。含汞较高的晚三叠世、晚二叠世煤田主要分布于华南各地;多数煤中汞含量在0.300μg/g以下,但华南的江西、广西、贵州等地煤中汞含量总体水平较高;汞的赋存形态可分为有机结合态和无机结合态,煤中汞的控制方法可分为利用前脱汞、利用(燃烧)后脱汞和过程中汞形态转化。提出了煤炭洗选过程汞分布、脱除率和汞平衡等计算公式,指出了煤炭洗选过程中汞迁移行为的主要影响因素。     

灰分对高硫煤热解部分气化硫变迁的影响

采用分步脱除矿物质方法,对义马原煤及HCl,HCl-HF,HCl-HNO₃处理后煤样,分别在固定床反应器中考察了热解部分气化下硫的脱除规律.结果表明:一方面在热解过程中原煤及酸处理煤样H₂S和COS的析出均呈双峰趋势,其析出值主要受温度、原煤中灰分和HNO₃氧化作用;另一方面,在部分气化和酸处理后煤样热解半焦在600℃～900℃范围内硫脱除率可达50%～80%,800℃时,无机硫可完全脱除.而原煤热解半焦总硫,无机硫的脱除率在700℃时最大.气化温度的升高,加强了碱性矿物质的固硫作用,其结果是900℃气化时,总硫和无机硫脱除率降低.酸处理后有机硫含量基本保持不变,其噻吩结构只随碳骨架的气化而析出.     

低温热解处理汞污染土壤对蔬菜总汞和甲基汞累积的影响

低温热解技术是汞污染土壤修复的有效工程措施之一,能降低土壤环境风险。本文选择矿区汞污染土壤进行低温热解修复并开展蔬菜种植,探索低温热解前后土壤理化性质和汞含量的变化,研究低温热解修复对土壤中总汞和甲基汞向蔬菜迁移及累积的影响。结果表明,低温热解后,土壤中有效磷提高了828.0%,阳离子交换量、有机质、全氮、碱解氮含量不同程度降低;土壤总汞去除率为86.63%,甲基汞去除率为95.34%;低温热解后土壤生长的白菜、白萝卜、小白菜、豌豆可食部位总汞、甲基汞含量分别降低了16.67%、36.36%、50.00%、50.00%和63.16%、37.50%、26.67%、22.22%。研究结果可为评估低温热解技术对汞污染土壤的治理修复成效提供数据参考。     

褐煤地下气化过程汞析出规律的研究

在褐煤地下气化模型试验的基础上 ,研究了褐煤中汞的赋存形态 ,褐煤地下气化煤气中汞含量的变化及存在形态 ,以及气化工艺的影响 ;分析了地下气化过程中汞的析出及反应机理 .实验结果表明 ,汞在试验褐煤中主要以硫化物结合态和残渣态形式存在 ;褐煤地下气化煤气中汞含量随气化时间的变化而变化 ,且主要以Hg0 (g)的形态存在 ;水蒸汽的存在会降低Hg0 (g)被其它气体氧化为Hg2 (g)的趋势 ;与地面气化及燃煤过程不同 ,煤地下气化产物中 ,气态汞占总汞比例低于 2 0 % ,明显低于地面气化及燃煤     

热解析-脉冲低温等离子体集成系统脱汞研究

热解析-脉冲低温等离子体集成处理系统是专门针对典型含汞废物安全处置而开发的,可以同时有效控制汞等多种复合气体污染物。通过检测热解炉后烟气中和等离子体反应器入口、出口气体中Hg0和Hg2+浓度,研究汞的价态转化及添加剂对脱汞效果的影响。结果表明:热解烟气中Hg2+/HgT为17%~45%,Hg0/HgT为55%~83%,热解温度主要影响汞价态分布,WMC添加量主要影响汞浓度值;加入添加剂会促进汞的脱除,但添加剂过量不利于汞的氧化;热解炉中添加50 g WMC和5 g升华硫添加剂时,反应器内Hg0氧化率和总汞损失率分别可达55%和42%。该研究可以为探索新型含汞废物处置工艺,实现含汞废物深度净化提供新思路。     

管道煤气生产中汞的分布

为了解城市管道煤气生产中可能存在的汞污染,对贵阳市管道煤气及煤气生产所使用的洗精煤、煤气生产过程中产生的化学产品焦碳、焦油及焦炉煤气脱硫洗涤物硫浆中汞的含量和分布进行了研究。研究发现,管道煤气中汞的含量低于二次金汞齐-冷原子吸收光谱法检测限0.05ng/m3,较贵阳市城区大气汞的含量还低。在原煤转化为城市管道煤气过程中,煤中的汞在煤气生产的各个环节都有不同程度的脱除:其中原煤的洗选过程是最主要的脱汞过程,约75%左右的汞在该过程中被脱除;焦碳中汞含量占洗精煤汞含量的14.1%;煤焦油中汞含量占洗精煤中汞的15.5%;硫浆的生成过程则脱除了煤气生产用洗精煤中51%的汞。     

FeCl3强化汞污染土壤热解吸修复

目前采用的热解吸技术修复汞污染土壤所需热解吸温度(600~800 ℃)较高,导致修复成本很高,也造成土壤本身结构的破坏. 采用在土壤中加入添加剂的方式来降低土壤修复的热解吸温度和热解吸时间, 分析了热解吸修复汞污染土壤时FeCl₃的最佳投加量、热解吸时间和热解吸温度,并且对试验条件进行优化. 结果表明:在土壤中添加FeCl₃能够有效提高汞的去除率,可降低热解吸所需的温度和时间. 当热解吸温度为400 ℃、热解吸时间为30 min时,随着c(FeCl₃)/c(Hg)的增加,汞的去除率逐渐提高. c(FeCl₃)/c(Hg)、热解吸温度、热解吸时间分别为150、450 ℃、20 min下,是汞污染土壤热解吸修复的最佳条件. 在热解吸过程中添加FeCl₃,可以使土壤中的w(Hg)在较低热解吸温度、较短的热解吸时间下降至GB 15618—1995《土壤环境质量标准》三级标准限值(1.5 mg/kg)以下.      

煤热解过程中无机有害元素的变迁规律

在自行设计的加压密闭快速热解反应器中研究了神华和义马煤中Na、K、Pb和Mn等无机有害元素在氮气条件下随温度（300℃-700℃)的变化规律,进一步考察了热解气氛（氮气、氢气和二氧化碳）、压力对神华煤中这4种元素逸出规律的影响。结果表明：Na、K、Pb和Mn等元素在半焦中的残留量随温度的升高而减少,减少量随煤种而异,如在700℃时,神华煤中Na、K、Pb和Mn的析出率分别是义马煤的3、4．2、1．4和2．4倍;低压快速加氢热解有利于这4种元素的逸出。Pb是挥发性最强的元素,与热力学计算结果一致。     

农村分散式燃煤汞排放及周边环境汞污染研究——以贵州省厂头村为例

贵州省燃煤中汞含量较高,在贵州省农村分散式燃煤的使用是个普遍现象。为了解煤在分散式燃烧过程中造成的汞排放及其对周边环境的影响,本研究选取江南煤都贵州省具有代表性的高汞含量煤产区,黔西南州兴仁市厂头村为研究区,对农户所用煤和燃烧过程中的炉渣、烟气以及周边农用地表层土壤样品中的汞含量进行了分析,同时监测了当地农户室内和室外空气汞浓度变化。结果表明,研究区农户煤中汞含量为0. 34±0. 18 mg/kg,炉渣中汞含量为0. 13±0. 10 mg/kg,烟气中汞含量为23±16μg/m~3。研究区的土壤中总汞(THg)和甲基汞(MeHg)的含量分别为0. 37±0. 08 mg/kg和0. 64±0. 35μg/kg,THg与MeHg之间呈显著正相关(r=0. 375,P0. 05)。土壤总汞浓度低于土壤环境质量标准总汞风险筛选值。地累积指数法风险评价结果显示,研究区土壤总汞和甲基汞污染指数分别为0. 18±0. 33和0. 15±0. 79,存在一定的汞污染风险。     

陈腐垃圾的热解特性及动力学研究

采用热重法研究了陈腐垃圾中不同组分的热解特性。通过实验得到了陈腐垃圾及其主要组分（包括草木、腐殖质和塑料）的TG／DTG曲线。通过对TG／DTG曲线进行分析,得到了它们的热解温度、挥发分完全析出温度等重要参数。采用Doyle法研究了热解过程的动力学特性,计算出了反应的一级反应动力学参数。