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“燃煤重金属污染控制”专刊

来源：燃料化学学报

专刊为《燃料化学学报》2020年11—12期，希望梳理重金属污染防治的前沿进展，汇聚凝练关键科学难题，推动中国重金属污染防治技术的快速发展。

行业视野: 煤化工
类别; 93个
关键词; 133位
专家; 27篇
论文; 6424IP
点击量; 3243次
下载量

330MW燃煤机组异相凝并对重金属排放控制的实验研究

作者(Author)：刘静超, 赵永椿, 何永来, 纪禺山, 崔向峥, 肖日宏, 张军营, 郑楚光

摘要：湖北某电厂1号机组容量为330 MW,配备双室四电场静电除尘器,为了考察异相凝并技术对细颗粒物以及重金属脱除效率的影响,对1号机组除尘器前后,脱硫塔后进行颗粒物与重金属采样测试。结果表明,在烟道中喷射凝并吸附剂后,ESP入口颗粒态重金属占比增加,其中,Se元素在PM2.5和PM10上增加尤为明显,而气态的重金属含量有所降低,表明凝并吸附剂增强了颗粒态重金属的凝并效果,小颗粒态与气态重金属通过异相凝并过程转移至大颗粒态。喷入凝并吸附剂后,石膏中重金属含量显著降低,说明能够进入脱硫石膏的重金属含量减少,异相凝并提升了ESP对重金属的脱除作用;在尾部烟道末端烟囱排放口采样点,重金属含量相较于未喷入凝并吸附剂的工况,有着明显的降低,表明了经过异相凝并之后,排放至大气中的重金属显著减少,异相凝并对于重金属的控制起到关键作用。

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燃料化学学报

2020年第11期

369

101
基于密度泛函理论的燃煤飞灰未燃尽碳与烟气砷作用机理

作者(Author)：凌杨, 吴江

摘要：基于密度泛函理论研究了燃煤飞灰中未燃尽碳（unburned carbon,UBC）组分对气态单质砷As及其氧化物AsO、AsO2和As2O3的作用机理。结果表明,单质砷优先吸附于碳桥位,吸附能在（-5.95）-（-5.88）eV。AsO分子中的砷、氧原子分别与碳原子成键时,吸附构型最稳定,吸附能最低为-7.87eV。当AsO2在未燃尽碳表面解离形成一个AsO和表面活性氧时,体系最稳定,吸附能为-10.65eV。当三角双锥As2O3分子以两个氧原子首先碰撞未燃尽碳表面时,将解离形成AsO和AsO2小分子,并分别与表面碳成键,此时体系吸附能相较于未解离情形而言显著降低,达到-10.64eV。飞灰未燃尽碳与AsO或AsO2小分子的结合较紧密,局部倾向于形成特殊的五元环结构。毒性最强的三价态砷As2O3,相较于As、AsO和AsO2而言,化学性质稳定,不易发生吸附。将其催化裂解为AsO、AsO2小分子,有望成为可行的燃煤电厂烟气砷污染控制措施。

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燃料化学学报

2020年第11期

159

84
复合聚并协同脱除燃煤颗粒物及颗粒态重金属的中试研究

作者(Author)：刘天雨, 温昶, 邵宇浩, 刘恩泽, 潘祖明, 陈晟, 徐明厚

摘要：燃煤颗粒物和其上富集的As、Se、Pb等重金属排入大气后危害环境和人体健康。本研究开发以湍流聚并、壁面回流吸附为原理的复合聚并器,研究了聚并前后对颗粒物和颗粒态重金属的聚并效果。首先采用数值模拟方法综合考虑压力损失、速度均匀性和颗粒物聚并效果,优选了折叶片作为复合聚并器的叶片类型。随后进行了不同流量的颗粒物聚并中试研究,发现复合聚并器对PM1的聚并率可达32.84%,随着流量从11.1 m/s增加到17.6 m/s,PM2.5聚并率呈现一定下降趋势,说明了流量增加导致颗粒停留时间缩短和颗粒物聚并率的下降。通过对比聚并前后颗粒物中As、Se、Pb的浓度变化,发现聚并过程增强了对气态重金属的吸附,也会聚集富含重金属的纳米级颗粒物,从而造成PM1中重金属浓度的增加。聚并后PM1内的As、Se、Pb绝对浓度的降低,显示了复合聚并器对颗粒物和颗粒态重金属的协同脱除效果。

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燃料化学学报

2020年第11期

157

104
混煤燃烧过程中砷/硒与飞灰中矿物质之间的高温原位反应（英文）

作者(Author)：韩军, 梁洋硕, 赵波, 熊自江, 秦林波, 陈旺生

摘要：为了研究混煤燃烧过程中痕量元素与飞灰中矿物质的原位反应,选取烟煤（HLH）、无烟煤（ZW）及其混煤在1150℃时的沉降炉中进行燃烧,并分别收集和分析了高温段灰分（HTA）和低温段灰分（LTA）中砷和硒残留率。结果表明,砷在高温段灰分中的残留率低于低温段灰,说明在烟气冷却过程中砷会被灰重新吸附。ZW、Z3H1、Z1H1、Z1H3、HLH的高温段灰中砷的残留率分别为60.31%、26.85%、13.29%、20.23%、36.11%,说明混煤的高温段灰比原煤更难捕获砷。同时,硒在五种煤样的高温段灰中的残留率分别为24.68%、23.60%、20.58%、15.19%和38.13%,其残留规律与砷相同。此外,X射线衍射（XRD）分析结果表明,混煤燃烧过程中矿物形态发生了明显变化。与原煤不同的是,混煤的HTA中出现了莫来石,且莫来石的峰值随着混煤中ZW比例的增加而增强。这与HTA中砷和硒的残留趋势一致。说明在混煤燃烧过程中,矿物质种类的变化以及矿物质与痕量元素的原位反应对砷和硒的排放有显著影响。

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燃料化学学报

2020年第11期

278

93
水蒸气对高岭土高温吸附铅的影响

作者(Author)：程运, 吕文婷, 贾纪强, 张基栋, 卜昌盛, 张居兵, 王昕晔

摘要：使用沉降炉开展了水蒸气对高岭土高温吸附铅影响的实验研究,其中铅的形态为PbO和PbCl2两种。首先研究了0-20%水蒸气对高岭土吸附PbO（1100-1300℃）和PbCl2（800-1300℃）的影响规律,然后基于XRD、SEM和残余羟基率等分析,掌握了水蒸气影响高岭土高温吸附的机理。结果表明,水蒸气可以减少高岭土表面羟基的高温脱落,从而阻碍了PbO吸附、促进了PbCl2吸附。综合高温下惰性莫来石的出现和高岭土孔隙结构的坍塌等因素,PbO和PbCl2的最佳吸附温度分别为1200和1000℃。

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燃料化学学报

2020年第11期

209

85
典型钙/镁基吸附剂对二氧化硒吸附特性研究

作者(Author)：于梦竹, 王海, 黄亚继, 朱志成, 樊聪慧, 董璐, 程好强

摘要：针对钙/镁基矿物吸附剂的主要组分CaO、CaCO3、MgO在500-800℃下对Se的吸附特性进行研究,并选取天然矿物方解石、白云石研究其对Se的吸附效果,且对矿物煅烧所得CaO进行吸附实验。结果表明,三种组分中CaO的吸附效果最佳,800℃时单位质量CaO对Se的吸附量可达368 mg/g。CaCO3对Se的吸附在700℃时效果最佳且其吸附产物的热稳定性较好。镁基吸附剂仅在中温段对Se具有一定吸附效果。方解石对Se的吸附效果随温度变化趋势与CaCO3相似,因其较好的孔隙结构,吸附效果略优于CaCO3。煅烧方解石得到的F-sor对Se的吸附效果优于CaO和CaCO3煅烧得到的C-sor,这与其良好的比表面积、孔隙结构与抗烧结能力有关,且F-sor吸附产物的热稳定性相对较好。F-sor对Se的吸附量最高可达403 mg/g。

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燃料化学学报

2020年第11期

149

85
矿物质氧化物对燃煤烟气中砷/铅的吸附特性研究

作者(Author)：余圣辉, 张成, 袁昌乐, 马仑, 方庆艳, 陈刚

摘要：选取典型的矿物质氧化物为吸附剂,在两段式固定床反应器中研究了模拟烟气气氛下吸附剂吸附As2O3、PbO的特性,吸附反应的原子态密度、吸附位、吸附能等通过密度泛函理论（DFT）计算获得。结果表明,CaO的砷吸附容量最大,900℃吸附砷容量为5.25 mg/g;其次是Fe2O3、MgO、Al2O3,吸附的砷以As3+和As5+的砷酸盐形式存在,高岭土和飞灰具有较大的PbO吸附容量,最大吸附容量分别为6.69和2.75 mg/g;其次是SiO2和Al2O3,并且50%SiO2/50%Al2O3混合吸附剂的铅吸附容量高于单一氧化物,吸附剂表面O原子是As2O3的吸附活性位点,吸附剂暴露的不饱和Si和Al原子是PbO的吸附活性位点,此外温度、烟气气氛对吸附容量和吸附产物有显著影响。

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燃料化学学报

2020年第11期

177

167
燃烧过程中碱/碱土金属对重金属迁移转化影响的研究进展

作者(Author)：罗江泽, 沈伯雄, 石其其

摘要：碱/碱土金属广泛存在于各种固体燃料中,在燃烧过程中碱/碱土金属与燃料中重金属及其他矿物发生复杂的物理化学反应,从而影响重金属的迁移和转化。本研究主要介绍了碱/碱土金属对As、Se、Pb和Cr四种重金属迁移转化的影响规律,包括碱金属和碱土金属对重金属迁移转化的影响,颗粒物团聚与黏结对重金属排放的影响三个方面。碱/碱土金属能够抑制重金属的挥发:碱金属与Cl元素的结合,降低了PbCl2的生成;碱金属的存在有利于提升高岭土对Pb的吸附效率;碱/碱土金属可以与As和Se形成稳定的化合物。但同时需要注意碱/碱土金属与Cr的部分结合产物中,Cr以六价态存在,具有较高的毒性。碱/碱土金属对于团聚现象发生,分别起到了促进和抑制作用,适当含量的碱金属有利于减少重金属的释放。通过总结碱/碱土金属对重金属迁移转化的影响规律,以期为降低重金属的危害提供思路。

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2020年第11期

183

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