燃煤混燃低浓度甲烷的烟气污染物生成特性及选铁尾矿脱硝影响研究.pdfVIP

摘要

甲烷作为第二大温室气体，其温室效应是二氧化碳的25倍，而我国煤矿在开采过

程中通过矿井乏风排放瓦斯是目前甲烷最大的排放源，因此如何高效的回收利用矿井中

排放的低浓度甲烷气是目前我国碳达峰碳中和工作的重点任务之一。目前已有研究证明

低浓度甲烷与煤粉混燃能够对燃烧产生积极的影响，但是对其混燃后的烟气污染物排放

研究较少，因此本研究将低浓度甲烷气作为燃煤的替代燃料，通过实验探究低浓度甲烷

气掺混的污染物生成特性以及选铁尾矿对其NO气体的脱除性能。

首先在模拟空气的实验气体条件下探究掺混比例（按热值）、反应温度、过剩空气

系数α对低浓度甲烷气与煤粉混燃的烟气污染物生成特性的影响。研究结果表明：在混

燃比例相同时，随着温度增加CO生成量逐渐增加，CO、SO、NO气体生成量逐渐减

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少；当温度一定时，CO2气体生成量随着掺混比例的增加明显减少，850℃时减排量最

大，SO2气体生成量随着掺混比例的增加变化幅度较小，CO气体生成量随着温度的升

高明显降低，而NO气体生成量随着温度的升高先增加后减小，在10%掺混比时达到最

大值；改变α后，CO、SO气体生成量的变化受α的影响较小，CO气体生成量随着α

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的增加先增加后减小，而NO气体生成量则先减小后增大，在α为1.1工况下CO气NO

气体生成量最少；此外在低浓度甲烷掺混比为10%时，生成的NO气体峰值相对较低，

因此认为掺混低浓度甲烷气的最佳工况为掺混比为10%、温度为850℃，过剩空气系数

为1.1。

针对混燃过程中NO生成量过高的问题，通过添加不同种类的选铁尾矿脱硝剂（原

尾矿、电磁尾矿、永磁尾矿），探究了脱硝剂种类、添加量、过剩空气系数对烟气污染

物生成的影响。研究结果表明：在加入选铁尾矿后对CO、SO气体的影响较小；电磁

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尾矿以及永磁尾矿的CO生成量会随着尾矿添加量的增加逐渐增加，使得NO气体的生

成量逐渐下降，并且随着添加量的增加，脱硝率也逐渐增大，最大可达58.2%；而原尾

矿的CO气体生成量则会随着添加量的增加逐渐降低，使得脱硝率不断降低，三种选铁

尾矿脱硝率表现为电磁尾矿＞永磁尾矿＞原尾矿；其次改变α以后，电磁尾矿与永磁尾

矿在α为1.1工况下的NO气体脱硝率在三种过剩空气系数下最高，并且随着过剩空气

系数的提高，三种选铁尾矿的脱硝率均有不同程度的降低。最后根据选铁尾矿的矿物组

成，选取三种选铁尾矿中含量差别最大的矿物成分：FeO、FeO和FeO，探究其活性

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成分。研究表明：FeO、FeO以及FeO中，FeO对NO脱除的效果最佳，NO脱除率

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随着添加量的增加而升高，而FeO、FeO对NO气体的脱除效果较弱。

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关键词：低浓度甲烷；掺混燃烧；NO气体脱除；选铁尾矿

Abstract

Asthesecondlargestgreenhousegas,methanehasagreenhouseeffect25timesgreater

thanthatofcarbondioxide,andgasemissionsfromcoalminesinChinaarethelargest

sourceofmethaneemissionsduringtheminingprocess,sohowtoefficientlyrecycleand

utilisethelow-concentrati