生物質(zhì)與煤混燃過程對痕量有毒重金屬Hg、Cr化合物形態(tài)變化影響的研究.pdf

1、煤在燃燒過程中會排放很多的有毒重金屬，其中汞和鉻對人類的生活環(huán)境造成了嚴重的影響。汞的毒性以甲基汞的毒性最大，它侵入人體會造成細胞的通透性變化，破壞細胞的離子平衡，影響細胞的基本功能和代謝。鉻極易形成具有強氧化性、腐蝕性和致癌性的物質(zhì)，其中Cr(+6)是一種高度致癌物質(zhì)，在燃煤過程中要嚴格控制其化合物的排放。生物質(zhì)含有豐富的堿金屬、Cl元素，N、S含量低，這些特點也可能會影響Hg、Cr的化合物生成。并且生物質(zhì)與煤混燃是一種新型的燃燒方式

2、，它既可充分利用資源又可控制污染物排放，對這方面的研究具有非常重大的現(xiàn)實意義。
　　本文在燃煤煙氣汞、鉻的氧化機理研究的基礎上，分別研究了生物質(zhì)與煤混燃時汞及鉻的化合物形態(tài)變化過程。使用化學熱力學軟件HSC Chemistry建立相應的熱力學模型。汞的熱力學計算結(jié)果表明:當有生物質(zhì)參與的情況下，Cl濃度增加，可以促使Hg0更早開始向Hg2+發(fā)生轉(zhuǎn)化;C的參與對燃煤中Hg的氧化起到了一定促進的作用。
　　關于鉻的熱力學研究中，

3、在沒有堿金屬存在的Cr/C/H/O/N/S/Cl系統(tǒng)中，混燃比0∶1時，六價鉻的轉(zhuǎn)化率是最高的，而混燃比1∶3時，六價鉻化合物濃度最低，因此，在三種混燃比下，1∶3時是最適合的混燃條件。但當有堿金屬參與的系統(tǒng)中時，無論混燃比如何，鉻的化合物形態(tài)主要為K2CrO4，同樣也是最主要的六價鉻化合物。
　　同時，本課題結(jié)合生物質(zhì)堿金屬含量豐富，高Cl含量，N、S含量低等特性，以及前人所研究得出的動力學數(shù)據(jù)，運用CHEMKIN4.1分別對汞

4、、鉻的氧化進行了研究。對汞的動力學研究得出，動力學結(jié)果與熱力學結(jié)果基本一致，由于動力學結(jié)果有復雜的反應機理研究，所以更接近現(xiàn)實燃燒。由于鉻的反應機理十分復雜，動力學參數(shù)很難準確獲得，所以在此僅創(chuàng)建了C/H/O/N/S/Cl/K/Na動力學模型，間接預測各元素對鉻氧化的影響。通過對C/H/O/N/S/Cl系統(tǒng)、C/H/O/N/Cl/K/Na系統(tǒng)和C/H/O/N/S/Cl/K/Na系統(tǒng)，不同混燃比下的分析，結(jié)果表明，S元素主要以H2SO4、

5、SO2的形態(tài)存在，Cl元素的主要產(chǎn)物為HCl，堿金屬的主要產(chǎn)物是KHSO4、KCl、NaHSO4和NaCl。
　　鉻的氧化與燃料成分中堿金屬、氯、硫的含量有關，適合的混燃比會對鉻的氧化有利。除此之外，研究發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的反應活性受到溫度的控制。不同溫度下，鉻的氧化效果有所不同，堿金屬、Cl及S元素對鉻的氧化影響也有所不同。選擇合適的溫度，對鉻的氧化才能起到促進作用。
　　在動力學模型基礎上，本課題還使用計算流體力學軟件Fluent