生物质和煤协同燃烧性能与硒排放控制研究

发布时间：2020-11-21 16:15

　　 燃煤发电厂在中国电力输送起到了重要的作用,提供了约75%的电能。中国拥有丰富的煤炭资源,但有近55%的煤属于低煤级煤(LRCs)。由于对能源的日益需求,由于低级煤具有较低的热值,较高的氧和水分含量,所以使用受到了一定的限制,但低煤级煤丰富储量,具有资源综合利用的前景。由于煤中的环境敏感元素,如Se在煤炭燃烧过程中会造成一定的环境和人体健康问题。为此讨论该煤类与生物质共燃技术,以达到资源利用和清洁的目的。本次研究就是煤和生物质协同共燃的两种方法,通过200-300 ℃下水热法处理煤和在300℃下烘焙生物质并与煤进行共燃,分析过程中Se的释放控制,研究成果具有重要的理论性和应用价值。本次通过37个样品包括7个原煤样、18个煤的水热法处理样品、生物质样品、一个生物质烘焙样品和煤与烘焙生物质混合样品和一系列煤与生物质共燃实验,包括利用水热法和烘焙法分别对煤和生物质进行预处理,结合热重、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱以及拉曼光谱对样品进行测试与表征,同时对样品中的Se则采用原子荧光光谱法进行测定。研究了煤与生物质共燃过程中的特征和Se释放、迁移变化。通过对热处理过程对燃料性质和混燃过程中元素Se的迁移-释放行为研究表明:(1)烘焙生物质与煤混燃可提高燃料的燃烧性质,同时有利于控制Se的挥发;(2)低煤级煤水热法脱水过程对煤的性质和燃烧特征有着重要影响;(3)水热法处理低煤级煤可改变其表面化学特征和结构特征。通过实验研究,发现水热法对提高低煤级的煤质是一种较有利用前景的方法,可以有效降低低煤级煤的内含水分和氧含量,提高煤的固定碳含量和热值。以淮南煤为例,该过程可有效提高煤的品质,所得产品的着火点温度和燃烬温度均升高,整个燃烧过程向高温区迁移。水热法处理过程可发现,300℃下煤的结构和燃烧特性有效改善。此外,随着水热处理过程温度的提高,Se的含量随之逐级降低,当温度升高至300℃,Se的脱除率达到了50.7%。在生物质-烘焙生物质-煤混合燃烧过程中,通过添加一定量生物质及其烘焙产物,混合燃料的着火特性和热反应性得到了改善。随着生物质和烘焙生物质在混合燃料中比例的提高,Se的排放量逐级下降。同时发现,Se的挥发量在烘焙生物质-煤的混燃过程最低,其相对原混合燃料的挥发量低了 48%,这一结果表明烘焙生物质对Se的固定具有最好的效果。
【学位单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ038
【部分图文】：

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本文编号：2893269