典型褐煤脱水提质及所脱水分的净化回收研究

摘要

我国褐煤资源丰富，主要分布在内蒙古、东北、云南等地区，多为干旱缺水地区。褐煤的高水分含量(20％～50％)使得燃烧前必须进行脱水提质。本文将褐煤提质过程中脱除的水分加以收集，通过水质检测与净化，将褐煤冷凝水处理成为可回收的二次工业水，以便减少电厂用水量，缓解当地用水压力。
　　本文采用蒸发、微波及水热三种脱水方式对褐煤进行脱水改性并回收所脱水分。分别进行了煤质分析、水分检测、净化回收等试验，比较三种脱水方法的脱水效率、褐煤改性程度、冷凝水污染程度、冷凝水净化难易等方面，以期找到最佳处理方法，为褐煤冷凝水净化回收的工业应用提供可行性参考。
　　通过对改性前后煤样的煤质组成、微观形貌、孔隙结构等微观理化性质进行研究分析，可知三种脱水方式都能不同程度地脱除褐煤水分，且脱水效率随工况温度/功率增加而增加，改性煤能量密度增加，煤阶升高，孔隙结构有所发展。综合脱水效率与煤质改性程度可知，微波和水热两种改性方法远远优于蒸发改性方法，更适于作为褐煤改性及水分回收方式。
　　通过检测水分的化学需氧量、氨氮、总磷、硬度、离子、有机化合物等指标，对褐煤冷凝水进行水质分析，结果表明三种处理方式下褐煤冷凝水的成分含量相差甚远，蒸发水和微波水较接近工业用水标准，利于净化回收，水热水各项水质指标均大大超出标准范围，且在250℃工况下杂质含量达到最大。另外，三种冷凝水中均检测到微量有毒金属元素、有毒致癌的多环芳烃及酚类化合物，这将成为后续研究工作的重点。
　　对水热冷凝水进行絮凝沉淀-过滤净化试验，分别采用聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铝铁(PAFC)、聚丙烯酰胺(PAM)三种絮凝剂，通过絮凝剂粗化试验、细化实验和pH调节实验确定了三种絮凝剂的最佳絮凝条件。由实验结果可知，PAC和PAFC两种絮凝剂絮凝效果相近，絮凝剂用量多，絮体沉降速度较慢，未能形成固状矾花，絮凝时间长，含水量大;PAM絮凝过程中絮凝剂用量少，矾花生成速度快，呈絮体固状物，较密实，细碎絮体少，有利于矾花与水分离。因此，综合净化效率与经济性，PAM絮凝效果优于PAC及PAFC。
　　对絮凝后水热出水和蒸发、微波原水进行活性炭吸附实验，可知活性炭投加量、吸附时间及水体pH值为影响活性炭吸附的重要因素，由实验结果可得:三种混合水的最佳吸附时间均为60min，最适宜酸碱环境为弱酸性，水热水最佳活性炭投加量为500g/L，微波、蒸发水最佳活性炭投加量为50g/L，即水热净化成本最高。
　　三种活性炭出水通过超滤膜过滤进行深度处理，处理后三种终水杂质含量相近，有机物含量大幅减少，阴阳离子种类与含量较初水变化不大，COD、NH3-N、TP、浊度等水质指标都已降低至标准范围，因此经过絮凝沉淀-过滤、活性炭吸附、超滤膜过滤的一系列净化处理，蒸发、微波、水热三种冷凝水水质指标均达到工业二次用水水质标准。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 世界及我国能源利用现状

1．2 世界及我国水资源现状

1．3 褐煤脱水及冷凝永回收背景

1．4 低品质煤脱水提质研究

1．4．1 褐煤水分赋存形式

1．4．2 褐煤脱水工艺

1．5 工业水净化的研究现状

1．5．1 水质检测技术

1．5．2 水质检测技术

1．6 本文研究内容

2 实验煤种、设备及方法介绍

2．1 实验煤种介绍

2．2 蒸发脱水提质实验

2．2．1 蒸发脱水实验装置

2．2．2 蒸发脱水实验步骤

2．3 微波脱水提质实验

2．3．1 微波脱水实验装置

2．3．2 微波脱水实验步骤

2．4 水热脱水提质实验

2．4．1 水热脱水实验装置

2．4．2 水热脱水实验步骤

2．5 提质煤理化特性分析

2．5．1 微观形貌特征

2．5．2 孔隙结构分析

2．6 冷凝水检测的实验方法

2．6．1 水质指标检测

2．6．2 阴阳离子检测

2．6．3 有机物检测

2．7 冷凝水净化的实验方法

2．7．1 絮凝沉淀-过滤实验

2．7．2 活性炭吸附实验

2．7．3 膜过滤实验

2．8 本章小结

3 改性褐煤理化性质的研究

3．1 三种脱水提质方法过程表征

3．2 微观形貌分析

3．3 孔隙结构分析

3．3．1 蒸发脱水方法

3．3．2 微波脱水方法

3．3．3 水热脱水方法

3．4 本章小结

4 冷凝水水质检测

4．1 水质指标检测

4．2 阴、阳育子检测

4．3 有机物检测

4．4 本章小结

5 冷凝水水质净化

5．1 絮凝处理

5．1．1 絮凝剂粗化实验

5．1．2 絮凝剂细化实验

5．1．3 絮凝剂pH值调节实验

5．2 吸附处理

5．2．1 水热混合水吸附处理

5．2．2 蒸发水和微波水吸附处理

5．3 膜过滤处理

5．4 本章小结

6 全文总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

作者简介