煤炭地下气化对地下水污染的研究

发布时间：2017-08-22 07:07

  本文关键词：煤炭地下气化对地下水污染的研究

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【摘要】：煤炭地下气化(UCG)技术是直接在地下煤层中将煤炭进行有控制的燃烧而转化成气体燃料或原料的一种煤炭开发技术。它可以减少由于煤炭开发利用产生的煤矸石、粉尘等造成的生态环境破坏,被誉为“绿色开采技术”。但煤炭地下气化过程中产生的煤气及气化残焦可能会对地下水产生污染。本文采用自建的管式炉煤炭气化实验系统、煤炭地下气化模型试验系统、加压浸泡实验装置和GC-MS等分析检测方法研究内蒙褐煤、鹤壁烟煤和晋城无烟煤气化对地下水的污染,并自制生物质基活性炭对煤气洗涤水进行净化,得出如下主要结论:(1)管式炉煤炭气化实验系统实验表明,气化温度和气化剂种类对煤的气化反应特性有重要影响,H2O(g)为气化剂时的煤气热值高于CO2为气化剂时的煤气热值,本实验条件下的最佳气化温度为1000℃;煤种的气化反应特性高低为:内蒙褐煤鹤壁烟煤晋城无烟煤。(2)管式炉气化煤气洗涤水中污染物的种类和含量与气化温度、气化剂和煤种等因素有关,煤气洗涤水中挥发酚、TOC、COD和氨氮的浓度随着气化温度升高不断增大;H2O(g)为气化剂时煤气洗涤水中有机物种类、挥发酚、TOC、COD、氨氮和微量元素均明显多于CO2为气化剂时的气化洗涤水;洗涤水中挥发酚、COD、TOC、氨氮和微量元素的含量也随着煤化程度的降低而增高。(3)管式炉气化残焦浸泡液中TOC和酚类化合物均随着浸泡温度的升高而减小;随着浸泡时间的延长氨氮和酚类化合物浓度均先增加后不变,TOC和大部分微量元素的浓度不断增大;TOC和氨氮含量与煤种的关系为内蒙褐煤鹤壁烟煤晋城无烟煤。(4)煤炭地下气化模型试验系统实验表明,水蒸气气化阶段煤气洗涤水中酚、多环芳烃、氨氮、TOC、COD和微量元素均大于空气气化阶段;气化残焦浸泡实验发现,承压地下水的静水压力有利于控制无机污染物对地下水的污染,但可能增大有机污染物的污染。(5)制备出适于煤炭地下气化地下水污染原位修复的活性炭,对挥发酚、TOC、氨氮和微量元素的吸附率分别达99%、88%、80%和99%以上。
【关键词】：煤炭地下气化 污染物 挥发酚 煤气洗涤水 气化剂
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X523;TQ541
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 英文缩略词表8-13
• 1 绪论13-21
• 1.1 煤炭地下气化概述13-14
• 1.2 煤炭地下气化对地下水污染的研究现状14-17
• 1.3 UCG对地下水污染修复的研究现状17-18
• 1.4 选题依据和研究内容18-21
• 1.4.1 选题依据及研究意义18-19
• 1.4.2 研究内容19-21
• 2 实验与分析测试方法21-31
• 2.1 实验仪器设备和原料试剂21-23
• 2.1.1 主要仪器设备21
• 2.1.2 主要原料及试剂21-23
• 2.2 煤炭气化实验系统23-25
• 2.2.1 管式炉煤炭气化模拟试验系统23-24
• 2.2.2 煤炭地下气化模型试验系统24-25
• 2.3 煤的气化反应特性表征25
• 2.3.1 煤气组分分析25
• 2.3.2 碳转化率及反应速率25
• 2.4 煤气洗涤水及残焦浸泡液中污染物检测25-28
• 2.4.1 煤气洗涤水中有机物的定性25-26
• 2.4.2 煤气洗涤水及残焦浸泡液中挥发酚的检测26
• 2.4.3 煤气洗涤水及残焦浸泡液中苯酚和甲基苯酚的检测26-27
• 2.4.4 煤气洗涤水及残焦浸泡液中TOC检测27
• 2.4.5 煤气洗涤水及残焦浸泡液中COD检测27
• 2.4.6 煤气洗涤水及残焦浸泡液中氨氮检测27
• 2.4.7 煤气洗涤水及残焦浸泡液中微量元素的检测27-28
• 2.5 煤、残焦和活性炭的表征28-29
• 2.5.1 煤的元素分析28
• 2.5.2 残焦和活性炭的微观形貌表征28
• 2.5.3 残焦和活性炭的孔结构参数28-29
• 2.6 本章小结29-31
• 3 大粒度煤块气化特性的实验研究31-43
• 3.1 气化温度对煤块气化特性的影响31-34
• 3.2 气化时间对煤块气化特性的影响34-37
• 3.3 气化剂对煤块气化特性的影响37-40
• 3.4 煤种对煤块气化特性的影响40-41
• 3.5 本章小结41-43
• 4 煤气中污染物在地下水中的溶出规律研究43-67
• 4.1 气化温度对煤气洗涤水中污染物组分的影响43-53
• 4.1.1 气化温度对煤气洗涤水中有机物组分的影响43-49
• 4.1.2 气化温度对煤气洗涤水中挥发酚的影响49-50
• 4.1.3 气化温度对煤气洗涤水中TOC和COD的影响50-51
• 4.1.4 气化温度对煤气洗涤水中氨氮的影响51
• 4.1.5 气化温度对煤气洗涤水中微量元素的影响51-53
• 4.2 气化剂对煤气洗涤水中污染物组分的影响53-58
• 4.2.1 气化剂对煤气洗涤水中有机物组分的影响53-56
• 4.2.2 气化剂对煤气洗涤水中挥发酚的影响56
• 4.2.3 气化剂对煤气洗涤水中TOC和COD的影响56-57
• 4.2.4 气化剂对煤气洗涤水中氨氮含量的影响57-58
• 4.2.5 气化剂对煤气洗涤水中中微量元素的影响58
• 4.3 煤种对煤气洗涤水中污染物的影响58-64
• 4.3.1 煤种对煤气洗涤水中有机物组分的影响59-62
• 4.3.2 煤种对煤气洗涤水中挥发酚的影响62
• 4.3.3 煤种对煤气洗涤水中TOC和COD的影响62-63
• 4.3.4 煤种对煤气洗涤水中氨氮含量的影响63-64
• 4.3.5 煤种对煤气洗涤水中微量元素的影响64
• 4.4 本章小结64-67
• 5 气化残焦中污染物浸出规律的研究67-75
• 5.1 浸泡温度对气化残焦中污染物浸出的影响67-70
• 5.1.1 浸泡温度对气化残焦中酚类物质浸出的影响67-68
• 5.1.2 浸泡温度对气化残焦浸泡液中TOC的影响68-69
• 5.1.3 浸泡温度对气化残焦浸泡液中氨氮的影响69
• 5.1.4 浸泡温度对气化残焦浸泡液中微量元素的影响69-70
• 5.2 浸泡时间对气化残焦中污染物浸出的影响70-72
• 5.2.1 浸泡时间对气化残焦中酚类物质浸出的影响70-71
• 5.2.2 浸泡时间对气化残焦浸泡液中TOC的影响71
• 5.2.3 浸泡时间对气化残焦浸泡液中氨氮的影响71-72
• 5.2.4 浸泡时间对气化残焦浸泡液中微量元素的影响72
• 5.3 煤种对气化残焦中污染物浸出的影响72-74
• 5.3.1 煤种对气化残焦浸泡液中TOC的影响72-73
• 5.3.2 煤种对气化残焦浸泡液中氨氮的影响73-74
• 5.3.3 煤种对气化残焦浸泡液中微量元素的影响74
• 5.4 本章小结74-75
• 6 煤炭地下气化对地下水污染的模型实验研究75-87
• 6.1 煤炭地下气化模型试验煤气洗涤水中污染物的组成75-79
• 6.2 煤炭地下气化残焦中污染物的浸泡规律79-86
• 6.2.1 浸泡温度对气化残焦中污染物浸出的影响79-82
• 6.2.2 浸泡时间对气化残焦中污染物浸出的影响82-84
• 6.2.3 浸泡液压强对气化残焦中污染物浸出的影响84-86
• 6.5 本章小结86-87
• 7 活性炭对煤炭地下气化煤气洗涤水的净化实验研究87-95
• 7.1 活性炭净化材料的制备87
• 7.2 活性炭的孔结构87-89
• 7.3 活性炭对煤气洗涤水的净化效果89-93
• 7.3.1 活性炭对煤气洗涤水中挥发酚的净化效果89-90
• 7.3.2 活性炭对煤气洗涤水中TOC的净化效果90-91
• 7.3.3 活性炭对煤气洗涤水中COD的净化效果91
• 7.3.4 活性炭对煤气洗涤水中氨氮的净化效果91-92
• 7.3.5 活性炭对煤气洗涤水中微量元素的净化效果92-93
• 7.4 本章小结93-95
• 8 结论与展望95-97
• 8.1 主要结论95-96
• 8.2 创新点96
• 8.3 展望96-97
• 参考文献97-103
• 作者简历103-105
• 学位论文数据集105

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6 初茉,李华民;环保型煤炭开采与利用技术——煤炭地下气化[J];煤矿环境保护;2000年05期

7 杨兰和,余力;煤炭地下气化工业试验[J];化工学报;2001年11期

8 江道罴;对煤炭地下气化的认识与实践[J];煤矿设计;2001年04期

9 于洪军,王成;新汶矿区煤炭地下气化技术的成功实践与启示[J];中国矿业;2001年01期

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2 ;煤炭地下气化技术[A];第六次全国煤炭工业科学技术大会文集[C];2005年

3 王在泉;华安增;王兴泉;;煤炭地下气化高温煤岩性质及岩层控制研究[A];面向国民经济可持续发展战略的岩石力学与岩石工程——中国岩石力学与工程学会第五次学术大会论文集[C];1998年

4 刘菁华;田钢;王祝文;;放射性氡气测量动态监测煤炭地下气化燃空区机理探讨[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展（下册）[C];2001年

5 吴超;刘红;;煤炭地下气化钻孔及其水冷系统的应用研究[A];中国科协2005年学术年会第20分会场论文集[C];2005年

6 余力;余学东;;煤炭地下气化应该为人类的可持续发展做贡献[A];世纪之交的煤炭科学技术学术年会论文集[C];1997年

7 张祖培;徐会文;刘光华;;双阳煤矿煤炭地下气化的应用研究[A];探矿工程（岩土钻掘工程）技术与可持续发展研讨会论文集[C];2003年

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1 蒋大成;煤炭地下气化[N];中国国土资源报;2001年

2 中国矿业大学　余力　中科院生态环境中心　彭安;煤炭地下气化大有可为[N];人民日报;2005年

3 吴月先;煤炭地下气化开采[N];中国石油报;2006年

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5 本报记者 陈其珏;煤炭地下气化崭露头角[N];上海证券报;2009年

6 李刚;我国煤炭地下气化技术 取得突破性进展[N];中国石化报;2009年

7 张以诚;煤炭地下气化：减排的有效之举[N];中国矿业报;2010年

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9 记者 李琮;煤炭地下气化获产业化技术支撑[N];中国化工报;2010年

10 齐传新;加快煤炭地下气化产业进程[N];厂长经理日报;2001年

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