煤灰中痕量元素非均匀分布特征与煤中矿物质蒸发特性的研究

摘要

燃煤是我国获取能源的最主要的方式，煤燃烧过程中排放的痕量元素对人体和环境都会产生巨大的危害，煤中伴生的矿物质又是影响锅炉积灰结渣的关键因素。因此，对煤灰中痕量元素的分布特征及煤中矿物质的蒸发特性进行研究具有十分重要的意义。
　　 本文用XRF和ICP-MS两种方法对不同粒度和不同密度小龙潭煤飞灰中痕量元素含量进行了分析，结果表明：随着飞灰密度或粒度的变化，痕量元素的含量显示出不同的分布规律。随着飞灰密度或粒度的增大，有些元素的含量不断减小；有些元素的含量呈不断增大的趋势；有些元素的含量是先增大，后减小，在某处存在极大值；有些元素的含量则是先减小，后增大，在某处存在极小值。表现出显著的非均匀分布特征。文中对非脱硫灰与脱硫灰进行了对比，发现非脱硫灰中痕量元素的含量均高于脱硫灰，表明脱硫对痕量元素的排放有一定的抑制作用。飞灰的密度或粒度越小，脱硫对痕量元素的抑制作用越强。利用低温灰化仪和热综合分析仪对神府、小龙潭、阳宗海煤及其对应的低温灰进行热重实验，结果表明：低温灰热重曲线与煤的热重曲线有一定的共性，均表现出比较明显的4个DTG峰；O2/CO2气氛与空气气氛燃烧情况相比，着火温度Ts，最大失重速率时对应的温度Tm，燃尽温度Th都有所降低，但降低的程度很小，都在10%范围内，基本可以忽略。低温灰则没有明显的规律；升温速率对热重曲线有较大的影响，随升温速率的提高，热失重积分曲线移向高温区，微分曲线最高峰的位置也向右偏移，峰高增加，最大失重速率相应提高；在高温区间，煤中的固定碳对矿物质的蒸发过程没有太大的影响，O2/CO2对矿物质的蒸发有一定的抑制作用。矿物质的蒸发量随升温速率的提高而增加。本文的研究成果对于控制痕量元素的排放和促进煤的完全燃烧有着重要的指导意义。