煤与生物质混合热解、燃烧及重金属迁移规律研究

来源 :内蒙古工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tom_7758
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生物质是一种可再生、储量丰富的能源,具有低碳清洁的特点;原煤是具有高灰分、低挥发分、低热值特点的劣质煤。随着我国工业化进程的加快,生物质与原煤的利用被各界人士关注,对生物质与原煤进行混合热解、燃烧具有实际的应用价值。本文选用内蒙古产粮区河套平原的玉米秸秆、内蒙古锡林浩特煤田的原煤为原料,研究原煤与玉米秸秆混合热解、燃烧及重金属迁移规律。主要研究内容如下:首先在氮气气氛下对原煤与生物质及其混合物进行热重实验,对其热解特性、动力学特性、协同作用进行研究。研究发现:相同升温速率时,随着玉米秸秆含量的增加,挥发分析出越多,综合热解指数越大,热解性能越好,活化能逐渐降低;在200℃~550℃之间,转化率差值先增大后减小,当原煤与玉米秸秆混合比例为8:2时促进煤样挥发分提前析出最明显;相同混合比例时,挥发分析出热解阶段失重速率最大,占总失重比值最高,其中升温速率为15 K/min时,挥发分析出失重占总失重比最大。其次在空气气氛下对原煤与生物质及其混合物进行热重实验,对其燃烧特性,动力学特性、协同作用进行研究。研究发现:煤与玉米秸秆单独燃烧时,失重变化有较大差异;相同升温速率下,随着玉米秸秆含量的增加,试样混烧后的整体燃烧性能提高,高温段活化能降低,促进作用呈现先增大后减小的趋势,当煤与玉米秸秆混合比例为8:2时,促进作用最大;相同混合比例时,随着升温速率的增大着火温度、可燃性指数、综合燃烧特性指数均增大,放热量呈现先增大后减小的趋势,在升温速率为15 K/min时放热量最大。最后采用电感耦合等离子体质谱仪对燃烧后的灰样进行重金属含量测定。研究发现:Hg元素在900℃基本以气相存在;随着玉米秸秆含量的增加,成灰率逐渐降低,As、Cd元素的释放率增加,Zn元素的释放率降低,难挥发重金属元素(Co、Ni、Cu、Mn)的释放率均降低;不同的停留时间对不同的重金属元素影响程度不同,对半易挥发重金属元素尤其是Pb元素影响较大,对难挥发金属元素影响较小。
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