煤中砷的赋存形态及其释放特性研究

发布时间：2020-04-30 04:31

【摘要】：由于石油匮乏导致煤炭是我国主要一次能源,随着我国经济的快速发展,使得我国的煤炭消耗量持续增加。燃煤在提供能源的同时也会产生大量的污染物,而随着人们对环境保护意识越来越强烈,不仅对常规污染物进行了严格的排放控制,而且关于燃煤过程中痕量元素的释放也收到了广泛的关注。因此研究煤粉燃烧过程中砷的释放对痕量元素的排放控制有着重要的意义。为了研究砷在煤及灰中的赋存形态,利用逐级提取的方法对煤及灰的消解液进行了分析。结果表明:砷在煤中的主要赋存形态为硫化物结合态和残渣态,而砷在灰中的主要赋存形态是残渣态。除了红岩煤,所有原煤几乎不存在可交换态砷,燃烧后灰中都出现了一定比例的可交换态砷,实验表明在燃烧过程中煤中砷的各类赋存形态可以相互作用迁移。有机态结合砷的热稳定性较低,燃烧过程中易氧化形成气相砷,且燃烧结束后砷的挥发比例主要取决于硫化态砷的氧化分解。气氛中含水蒸气对煤燃烧有促进作用,且随着水蒸气浓度的进一步提高,煤粉燃烧速度加快的程度放缓。这主要因为煤粉燃烧过程中水蒸气会与未参与燃烧的焦炭发生气化反应,气化反应有着的产气率较高,扩大了焦炭孔隙率,促进了煤粉燃烧。水蒸气气氛不仅影响煤粉燃烧,对燃烧时砷的释放也有促进作用。而当温度一定时,随着水蒸气浓度的升高,砷的逃逸率也逐渐升高,这是因为水蒸气促进了煤粉燃烧,同时也增加了砷的释放,且随着水蒸气的升高,砷的释放比例的增加程度有所放缓。另外,温度是影响砷释放的主要因素,随着温度的升高,煤中砷的逃逸率逐渐增加,这主要是由于温度升高,一些热稳定性高的砷化物氧化分解释放出来。不同温度下,水分的促进作用不一样,在温度较低的时候,较低温度下水分对砷逃逸率的影响比高温下要明显采用了HSC Chemistry version 6.0模拟系统,通过热力学模型对砷在煤粉燃烧时的迁移转化规律及与灰中矿物质之间的反应进行了模拟研究。结果表明:不管是在还原性气氛中还是氧化性气氛中,砷元素最终都以AsO(g)释放到大气;而且在还原性气氛下,砷与矿物质之间反应形成的物质相较于较氧化性气氛下更易分解。
【图文】：

煤中砷元素从环境到有机体作用路线示意图
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X701;TQ533

【参考文献】

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本文编号：2645397