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焚烧飞灰中六价铬化合物碳热还原脱毒实验研究

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化工学报 2024年

作者：赵国栋熊卓赵永椿张军营华中科技大学能源与动力工程学院煤燃烧国家重点实验室

碳热还原是垃圾焚烧飞灰中六价铬化合物还原脱毒的有效手段，但碳热还原条件和飞灰的组分变化会影响铬的形态转化。使用竹炭（Bamboo Charcoal，BC）和活性炭（Powered Active Carbon，PAC）与Na2CrO4反应探索碳热还原对Cr（Ⅵ）形态转... 详细信息

碳热还原是垃圾焚烧飞灰中六价铬化合物还原脱毒的有效手段，但碳热还原条件和飞灰的组分变化会影响铬的形态转化。使用竹炭（Bamboo Charcoal，BC）和活性炭（Powered Active Carbon，PAC）与Na2CrO4反应探索碳热还原对Cr（Ⅵ）形态转化的过程，并分析碳热反应中四种氧化物对Cr（Ⅵ）形态转化的影响。实验结果表明，1000 ℃以下Na2CrO4被还原为NaCrO2，高于1000 ℃则转化为Cr3C2。氧化物存在时，高于1000 ℃后Fe2O3与被BC还原的铬反应生成FeCr2O4，在CaO含量高时转化为CaCr2O4；若添加过量BC则仍以Cr3C2为主。在喷钙的飞灰中，CaO与被还原的Cr反应生成CaCr2O4；若添加过量的BC，Cr（Ⅵ）则被还原为Cr3C2。

关键词： Cr(Ⅵ)还原碳热还原氧化物焚烧飞灰热力学

化学团聚耦合低温省煤器强化除尘协同脱硫废水零排放试验研究

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中国电机工程学报 2024年第6期44卷 2292-2300,I0017页

作者：王志康雍恒杨刚中熊卓赵永椿张军营煤燃烧国家重点实验室(华中科技大学) 湖北省武汉市430074

煤燃烧产生的细颗粒物和烟气脱硫产生的脱硫废水是燃煤电厂污染治理的难点。该文提出一种化学团聚耦合低温省煤器强化除尘协同脱硫废水零排放的处理工艺。将加入团聚剂的工艺水或脱硫废水通过双流体雾化喷入低温省煤器前烟道,细颗粒物... 详细信息

煤燃烧产生的细颗粒物和烟气脱硫产生的脱硫废水是燃煤电厂污染治理的难点。该文提出一种化学团聚耦合低温省煤器强化除尘协同脱硫废水零排放的处理工艺。将加入团聚剂的工艺水或脱硫废水通过双流体雾化喷入低温省煤器前烟道,细颗粒物在化学团聚剂液桥力的作用下发生团聚长大,沿程水分蒸发后,液桥力转化为固桥力形成大的团聚体,耦合低温省煤器促进静电除尘器对细颗粒物的脱除效率。示范试验结果表明,运行化学团聚可使粉尘排放浓度降低63.1%,168 h内平均粉尘排放浓度为2.66 mg/m^(3);基于运行数据优化了团聚剂喷量与低温省煤器循环水量;连续运行脱硫废水对强化除尘效果没有明显影响,实现了超低排放以及脱硫废水零排放。

关键词：化学团聚强化除尘低温省煤器脱硫废水燃煤电厂超低排放

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改性磁珠吸附剂脱汞及脱附再生动力学研究

煤炭转化 2024年第1期47卷 91-99页

作者：谢占军魏书洲杨威赵永椿常林张军营国能三河发电有限责任公司河北三河065201 河北省燃煤电站污染防治技术创新中心河北三河065201 华中科技大学煤燃烧与低碳利用全国重点实验室武汉430074 国家能源集团新能源技术研究院有限公司北京102209

为了有效控制燃煤烟气中的汞排放和有效解决燃煤飞灰的资源化利用问题,制备出一种新型的氯化铜改性磁珠脱汞吸附剂(Cu-MF)。在固定床吸附系统中,系统研究了反应温度(100℃~180℃)、烟气流量(0.8 L/min~1.5 L/min)、吸附剂用量(0.2 g~1.0... 详细信息

为了有效控制燃煤烟气中的汞排放和有效解决燃煤飞灰的资源化利用问题,制备出一种新型的氯化铜改性磁珠脱汞吸附剂(Cu-MF)。在固定床吸附系统中,系统研究了反应温度(100℃~180℃)、烟气流量(0.8 L/min~1.5 L/min)、吸附剂用量(0.2 g~1.0 g)、SO_(2)体积分数(800×10^(-6)~1200×10^(-6))和NO体积分数(100×10^(-6)~300×10^(-6))对改性磁珠吸附剂汞吸附性能的影响。分别采用准一级和准二级动力学模型分析了改性磁珠吸附剂的汞吸附机制和控制过程,通过程序升温脱附(temperature programmed desorption,TPD)的方法探讨了改性磁珠吸附剂的汞脱附再生过程。结果表明:改性磁珠吸附剂在120℃~150℃区间内具有较高的汞脱除能力,吸附剂用量的增加有利于汞的脱除,而烟气流量和烟气组分(SO_(2),NO)对改性磁珠吸附剂汞吸附性能的影响较小。在不同反应温度和不同烟气流量下,改性磁珠吸附剂的脱汞过程可以通过准一级和准二级动力学模型描述。当吸附剂用量大于0.5 g时,改性磁珠吸附剂的吸附行为受物理吸附及化学吸附行为双重因素控制,可以分别用准一级和准二级动力学模型来描述改性磁珠吸附剂在SO_(2)和NO存在时的汞吸附过程。改性磁珠吸附剂的汞脱附行为更符合准一级动力学模型。

关键词：烟气单质汞磁珠吸附动力学脱附再生

富氧燃烧气氛下酸性气体对磁性生物焦脱汞性能研究

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洁净煤技术 2024年

作者：张军峰魏书洲孙道荣周煜明肖日宏熊卓张军营赵永椿华中科技大学煤燃烧与低碳利用全国重点实验室河北省燃煤电站污染防治技术创新中心国能三河发电有限责任公司

磁性生物焦已被证明是一种高效脱除单质汞(Hg0)的吸附剂。然而，SO2、NO和HCl是富氧燃烧烟气中的酸性成分，其在磁性生物焦脱除Hg0的作用尚未确定。通过模拟富氧燃烧气氛实验装置，深入探讨不同反应温度下酸性气体浓度对Hg0吸附、氧化... 详细信息

磁性生物焦已被证明是一种高效脱除单质汞(Hg0)的吸附剂。然而，SO2、NO和HCl是富氧燃烧烟气中的酸性成分，其在磁性生物焦脱除Hg0的作用尚未确定。通过模拟富氧燃烧气氛实验装置，深入探讨不同反应温度下酸性气体浓度对Hg0吸附、氧化效率的影响，以及磁性生物焦的热再生循环性能。结果表明，120 ℃下，0.4% SO2可促进磁性生物焦对Hg0的吸附，脱汞率达93.5%，但较高浓度SO2(＞0.4%)则产生抑制作用，且少量Hg0被氧化，部分缓解SO2对Hg0的吸附抑制；同时，NO在富氧燃烧气氛中也表现出类似的规律；气态HCl是一种重要的促进剂，0.02% HCl存在下脱汞率接近100%，可抵消烟气组分带来的不利影响。然而，较高温度下，SO2对磁性生物焦脱汞的作用规律与120 ℃时相似，350 ℃，1.6% SO2对Hg0吸附抑制作用更强，吸附效率只有19.5%，低于Hg0氧化效率，主要生成更多的C=O等含氧官能团；NO在较高温度下也表现出较强的抑制作用，随着NO浓度增加脱汞率是逐渐降低，脱汞率降至50%左右。可见，高温、高浓度SO2及NO是不利于磁性生物焦脱汞。此外，脱汞后失活的磁性生物焦具有优异的热再生稳定性，在450 ℃下热再生并循环4次后仍有80%左右的脱汞效率。

关键词：单质汞磁性生物焦富氧燃烧酸性气体吸附氧化

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高碱煤热转化过程中钠的释出特性实验研究

热力发电 2024年第1期53卷 82-90页

作者：廖伟辉饶勇吕兴城阮志龙傅勇强李华鸿陈端马帅姚斌赵永椿广东红海湾发电有限公司广东汕尾516000 湛江中粤能源有限公司广东湛江524000 华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074

为研究高碱煤热转化过程中钠的释出特性,采用原煤和水萃取煤分别进行燃烧实验和热解实验来对比分析高碱煤和低碱煤中钠的释出特性,探究不同煤质的煤样在燃烧时煤样中不同赋存形态钠的释出特性变化以及气氛变化对钠释出的影响。结果表明... 详细信息

为研究高碱煤热转化过程中钠的释出特性,采用原煤和水萃取煤分别进行燃烧实验和热解实验来对比分析高碱煤和低碱煤中钠的释出特性,探究不同煤质的煤样在燃烧时煤样中不同赋存形态钠的释出特性变化以及气氛变化对钠释出的影响。结果表明:在进行燃烧实验时,高碱煤在300~500℃时钠的释出量增加缓慢,在500~1100℃时钠的释出量增加较快,低碱煤在300~500℃时钠的释出量增加较快,在500~1100℃时钠的释出量增加缓慢,由此可知煤质是影响钠释出的主要原因之一,钠的释出特性会因煤质中成分差异而受到较大影响;燃烧和热解2种不同气氛下钠释出特性相似,热解过程中钠释出率变化平缓,且热解过程中钠释出率会比燃烧过程低7.0%左右;有机钠和水溶性钠2种不同赋存形态钠因释出途径不同而导致释出特性有所差异。

关键词：高碱煤钠释出赋存形态燃烧热解

改性氧化钛光催化氧化单质汞性能及其影响因素研究进展

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化工进展 2022年第2期41卷 690-700页

作者：高天张伊黎熊卓赵永椿张军营华中科技大学煤燃烧国家重点实验室湖北武汉430074

汞是煤中普遍存在的一种剧毒非必需元素,燃煤烟气汞污染防治已成为国家重点关注和研究热点。本文系统介绍了光催化氧化单质汞的氧化钛基催化剂,包括形貌调控氧化钛基催化剂、金属改性氧化钛基催化剂、非金属改性氧化钛基催化剂、半导体... 详细信息

汞是煤中普遍存在的一种剧毒非必需元素,燃煤烟气汞污染防治已成为国家重点关注和研究热点。本文系统介绍了光催化氧化单质汞的氧化钛基催化剂,包括形貌调控氧化钛基催化剂、金属改性氧化钛基催化剂、非金属改性氧化钛基催化剂、半导体复合氧化钛基催化剂以及负载型氧化钛基催化剂等。比较了不同改性措施下氧化钛基催化剂光催化氧化单质汞效率,讨论了催化剂的制备方法、光源、反应温度、烟气组成以及光催化反应器等因素对其氧化单质汞效率的影响,总结了氧化钛基催化剂光催化氧化单质汞反应机理,展望了光催化脱除燃煤烟气汞的潜在应用前景与挑战,旨在为燃煤烟气汞污染防治提供参考。完善催化剂改性方法同时开展中试规模实验将会成为燃煤烟气光催化氧化单质汞的重要研究内容与发展趋势,同时也是实现光催化氧化单质汞技术工业化应用的关键。

关键词：光催化氧化汞脱除氧化钛基催化剂燃煤烟气

重金属在煤气化过程中迁移规律及在气化渣中浸出行为和固化处理综述

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洁净煤技术 2023年第7期29卷 173-188页

作者：陈博文熊卓赵永椿张军营华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074 华中科技大学煤燃烧与低碳利用全国重点实验室湖北武汉430074 国家环境保护燃煤低碳利用与重金属污染控制工程技术中心湖北武汉430074

随着我国煤气化行业不断发展,产生的煤气化渣总量也越来越多,已成为急需解决的问题之一。为充分利用气化灰渣,拓宽其应用场景,体现潜在的资源价值,已在建材、陶瓷、玻璃、分子筛、催化剂等行业进行了大量探索,并得到成功运用。然而,煤... 详细信息

随着我国煤气化行业不断发展,产生的煤气化渣总量也越来越多,已成为急需解决的问题之一。为充分利用气化灰渣,拓宽其应用场景,体现潜在的资源价值,已在建材、陶瓷、玻璃、分子筛、催化剂等行业进行了大量探索,并得到成功运用。然而,煤气化过程中,煤中有害重金属元素(Hg、Cr、Cd、Pb、Zn、Ni)会残留在气化灰渣中,其可能随扬尘、降水等释放或浸出到环境中,对生态环境和人类生命健康造成不利影响,制约煤气化渣综合利用。在气化过程中,煤中重金属的迁移受气化温度、气氛和压力等条件影响,不同种类重金属受这些条件的作用方式和影响程度也不同。对于煤气化渣中重金属,其浸出率受浸出液pH、浸出温度、固液比、颗粒尺寸和浸出时间等因素影响,其中浸出液pH是主要影响因素。为稳定灰渣中重金属,降低重金属释放和浸出,减少环境污染,总结梳理了煤气化渣中重金属的固化处理技术,并根据固化方式分为水泥固化、热处理固化、水热处理固化、添加剂固化、化学共沉淀固化和矿化协同固化等6种方式。

关键词：煤气化渣重金属迁移转化浸出行为固化处理

超低排放燃煤机组Se、Hg在固相产物中的赋存形态和浸出特性研究

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工程热物理学报 2023年第3期44卷 850-855页

作者：魏书洲张军峰崔向峥赵永椿张军营华中科技大学煤燃烧国家重点实验室武汉430074 三河发电有限责任公司三河065201 河北省燃煤电站污染防治技术创新中心三河065201

煤燃烧会产生大量污染物,研究燃煤固相产物中有害痕量元素的含量分布和赋存形态具有深远意义。本文依托Se和Hg两种元素,探讨了其在燃煤电厂超低排放机组固相产物中的含量分布、结合形态及浸出特性。结果表明,飞灰中Se含量高于底渣;底渣... 详细信息

煤燃烧会产生大量污染物,研究燃煤固相产物中有害痕量元素的含量分布和赋存形态具有深远意义。本文依托Se和Hg两种元素,探讨了其在燃煤电厂超低排放机组固相产物中的含量分布、结合形态及浸出特性。结果表明,飞灰中Se含量高于底渣;底渣中Se和Hg的主要存在形态为较为稳定的残渣态,4#机组底渣中残渣态含量最低;飞灰中Se和Hg的主要存在形态为可氧化态;四台机组底渣和飞灰中Se和Hg浸出量均低于《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)规定排放限值;4#机组飞灰中Se对环境的潜在风险更低,Hg在底渣和飞灰中的浸出量几乎为0,不存在浸出风险。

关键词：超低排放痕量元素含量形态浸出特性

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序言

洁净煤技术 2022年第10期 3-4页

作者：姚洪赵永椿娄春张成华中科技大学能源与动力工程学院

能源是工业的粮食,是国民经济的命脉。为适应国家经济建设急需专业人才的现实需求,1952年11月,华中工学院在东湖之滨、喻家山麓正式成立,同时成立了由中南地区几所主要大学动力相关专业和教师组成的动力系。七十年栉风沐雨,砥砺奋进;新...

能源是工业的粮食,是国民经济的命脉。为适应国家经济建设急需专业人才的现实需求,1952年11月,华中工学院在东湖之滨、喻家山麓正式成立,同时成立了由中南地区几所主要大学动力相关专业和教师组成的动力系。七十年栉风沐雨,砥砺奋进;新时代春华秋实,奋进昂扬。今年金秋时节,伴随着校庆的到来,能源与动力工程学院也将迎来建院70周年华诞。诞生、发展于国家工业化和现代化波澜壮阔的历史进程中,秉承“明德厚学,求是创新”的校训精神,学院始终牢记和践行为党育人、为国育才的初心使命,瞄准国家重大需求,为我国能源学科发展和行业进步作出了卓越贡献。

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