新疆燃煤电厂重金属分布规律及天然气锅炉汞的排放研究

【摘要】：我国烟气污染控制主要关注常规污染物,如TSP、SO2、NOx,对其中重金属污染关注较少。本文以新疆部分燃煤电厂为对象,开展了燃煤电厂重金属分布规律研究;以乌鲁木齐燃气锅炉为对象,开展了天燃气锅炉汞排放研究,主要研究结果如下:(1)通过EPA29法获得四个燃煤电厂九种重金属的烟气排放数据。与文献相比较,本文所测试的四个电厂所排放的重金属浓度均较低。各元素在飞灰中的富集因子最大,飞灰更容易富集重金属,除尘器可以除去大多数煤燃烧产生的重金属。四个电厂各元素的平衡率在70%-120%之间。重金属Co、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Cd和As大部分富集在飞灰和脱硫灰中,脱硫石膏只对汞及其化合物有富集作用,对Co、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Cd和As没有富集作用。(2)通过对乌鲁木齐市12个煤矿和23个用煤企业燃煤中Hg、As、Pb、Co、Zn、Ni、Cd、Cu和Cr元素的研究发现:各元素含量均在中国煤各元素含量范围内,Cu、Cr含量算术平均值略高于中国煤中算术平均值,其他元素算术平均值低于中国煤中算术平均值。(3)通过汞释放装置的搭建,得出一种可靠、简便,可操作性优越的方法。通过此方法对两个乌鲁木齐市汞含量较高的煤矿煤样开展释放试验,结果表明当释放温度≥700℃、释放温度≥30min时,煤中汞释放完全,汞释放规律与国内其他地区高汞燃煤相似。(4)乌鲁木齐燃气锅炉烟气汞均为气态汞,其中元素态汞为主要形态。与燃煤锅炉相比,天然气为清洁燃料,主要是由于天然气中常规污染物,特别是烟尘和SO2排放显著减少。但是天燃气中汞的含量不可小视。不考虑助燃空气的汞输入,利用天然气成分及空气过剩系数换算可得乌鲁木齐天然气中汞浓度为26.62-31.44μg/Nm3。与中国八大盆地天然气汞含量数据相比较,汞含量属于中等偏低水平。乌鲁木齐天然气烟气汞排放强度为(0.00079-0.00093)×10-12g/J,远小于燃煤电厂总汞排放强度(0.77~0.81)×10-12g/J,煤改气可以减少烟气中汞排放。(5)添加助燃剂会降低煤的着火温度、燃尽温度和相对燃尽时间。由实验得出助燃剂含量在1.5‰左右时助燃效果最佳。助燃剂能够在提高燃煤助燃率的同时,减少企业燃煤用量,同时减少了由燃煤引起的重金属排放量; 【关键词】：燃煤电厂 重金属 汞释放 天然气锅炉 助燃剂
【学位授予单位】：新疆师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X773
【目录】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-9
• 1.绪论9-19
• 1.1 研究背景10-13
• 1.1.1 我国煤炭消耗及燃煤电厂烟气污染控制概况10-11
• 1.1.2 燃煤电厂重金属污染物的危害11-13
• 1.2 国内外研究现状13-18
• 1.2.1 燃煤电厂重金属去向及分布13-14
• 1.2.2 煤中汞的测试方法14-15
• 1.2.3 烟气中重金属监测方法15-16
• 1.2.4 煤中汞释放研究16-17
• 1.2.5 天然气汞排放及含量研究17
• 1.2.6 燃煤重金属排放控制17-18
• 1.3 本文研究内容及研究意义18-19
• 2.煤中汞的测试方法比较19-23
• 2.1 主要仪器和试剂19
• 2.2 煤样来源与制备19-20
• 2.3 实验方法20-21
• 2.3.1 微波消解-冷原子吸收法20
• 2.3.2 EPA-7473 法20-21
• 2.4 结果及分析21-22
• 2.5 本章小结22-23
• 3.新疆燃煤电厂九种典型重金属分布规律研究23-34
• 3.1 实验部分23-25
• 3.1.1 主要仪器与试剂23
• 3.1.2 电厂参数及固体样品的制备23-25
• 3.2 烟气重金属采样条件及监测方法25-26
• 3.2.1 吸收液的转移25
• 3.2.2 吸收液的消解25-26
• 3.3 固体样品中重金属的消解与测试26-27
• 3.3.1 样品中汞的消解与测试26
• 3.3.2 样品中砷等中重金属的消解与测试26-27
• 3.4 结果与讨论27-32
• 3.4.1 烟气重金属排放浓度27-28
• 3.4.2 烟气重金属排放强度28-29
• 3.4.3 固体样品中重金属的含量及富集因子29-31
• 3.4.4 重金属平衡分析31-32
• 3.5 本章小结32-34
• 4.乌鲁木齐商品燃煤中九种典型重金属元素的含量及其分布特征34-41
• 4.1 主要仪器与试剂34
• 4.2 样品的采集与制备34-35
• 4.3 样品的消解与测试35
• 4.4 结果与讨论35-39
• 4.4.1 样品中九种常见重金属元素的含量35-37
• 4.4.2 相关性分析37-38
• 4.4.3 区域分布特征38-39
• 4.5 本章小结39-41
• 5.乌鲁木齐煤矿燃煤汞释放研究41-47
• 5.1 主要仪器与试剂41
• 5.2 煤样的采集及制备41
• 5.3 实验方法41-43
• 5.3.1 释放实验装置41-42
• 5.3.2 实验条件42
• 5.3.3 测试方法42
• 5.3.4 汞释放率、汞平衡率计算42
• 5.3.5 灰基、气基的总汞释放率比较42-43
• 5.4 灰基释放实验方法43-44
• 5.4.1 灰基释放方法43
• 5.4.2 方法稳定性实验43-44
• 5.5 结果与讨论44-45
• 5.5.1 温度与汞释放的关系44
• 5.5.2 时间与汞释放的关系44-45
• 5.6 煤矿商品燃煤总汞最大释放情况45-46
• 5.7 本章小结46-47
• 6.乌鲁木齐天然气锅炉汞排放及天然气汞含量分析47-53
• 6.1 采样方法及注意事项47-48
• 6.1.1 安大略法47-48
• 6.1.2 采样注意事项48
• 6.2 结果分析48-52
• 6.2.1 天然气锅炉汞的排放量48-49
• 6.2.2 天然气汞含量分析49-51
• 6.2.3 天然气烟气汞的排放强度51-52
• 6.3 本章小结52-53
• 7.燃煤助燃剂研究53-57
• 7.1 实验部分53
• 7.1.1 样品制备53
• 7.1.2 热值测定53
• 7.1.3 燃烧性能的检测53
• 7.2 结果及讨论53-56
• 7.2.1 助燃剂本身热值53-54
• 7.2.2 煤燃烧热值受助燃剂的影响54
• 7.2.3 助燃剂的热重分析结果54-56
• 7.3 本章小结56-57
• 8.结论与展望57-59
• 8.1 结论57-58
• 8.2 展望58-59
• 参考文献59-67
• 在读期间发表的论文67-68
• 后记68

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