源的国家之一,每年以燃烧方式消耗的煤炭占整个 煤炭消耗总量的 8 %以上.煤炭的直接燃烧会排 0 放出大量的气体污染物,如二氧化硫 (0 ) 5 : ,氮 氧化物 ( O ) N 二 ,一氧化碳 (O C )及挥发性的有机 化合物等.若对这些污染物不加以控制,将会导致
2 石灰石固硫反应机理
在煤中加入固硫剂,可以吸收煤燃烧中产生的 硫化物,目 前添加的固硫剂多为石灰石或其它钙基 化合物,具有固硫能力的矿石 ( 如石灰石,白云 石) ,生石灰,矿渣和工业废弃物都是固硫剂的来
K y od: i dsl r f e u u aet i l ni at s e w rs f e u u ; i ds1 r gn;n u c gf o x f x P fe n c r
1 概
述
了燃前脱硫的技术难度,硫的赋存形态不同,脱硫 方法也不同.
我国是世界上少数几个以煤炭为主要一次性能
次试验中,C S / a 比选在 30 . 左右较为合适 .
求 \ 并 来 明
n
0
L
4 5 0 l 0 1 0 2 0 5 03 0 5 4 0 0 00 5 ) ( 0 02 0 0 03 0 0 0 ) (
%
2
3 4
波数/ , c m一
图
钙/ 硫
到
心. l
40 5℃时煤燃烧析 出物的红外谱图
煤 ( 四川某高硫煤)的静态燃烧试验,同时采用在 线红外光谱检测二氧化硫 (q )的释放.图 1 S ,
图2 分别为在 4 ℃和 6 ℃时煤燃烧析出物的红 0 5 0
外光谱图.
从而减少了硫酸盐在 co表面的堆积影响,使得 a 固硫率升高.尽管增大 C S比,可以提高固硫 / a 率, 但实际上并未提高固硫剂的利用率, 而且造成 废渣量显著增加. 将原料煤 四川某高硫煤)按不同的 C S比 ( / a 进行固硫率测定, 试验结果见图 3 .从图中可以看 出固硫率随 C S比增加而提 高.在 C S小于 / a / a 3 时,固硫率增加的幅度较大;当 C S不小于 / a 3 时,固硫率增加幅度减小,基本趋于稳定.在该
波数 m一 c / :
目
勺 自
60 0℃时煤燃烧析出物的红外谱图
当固硫剂的粒度减小时, 其比表面积相应增大, 在一定程度上可减小外扩散阻力, 提高反应速率, 使 C"的利用率增大.以四川高硫煤为原料,选 a ' 择 C S比为 30 / a .,固硫剂 CC 3 a0 的粒径分别为 3 m m m 一l m,<l m . m m 一0Z m,<0Z m进行 .m 固硫率测定,试验结果如图 4 .从图 4 可看出,随 着固硫剂粒径的减小 ,固硫率明显提高.但靠减小
A t c: u u d x e ou o f ol un gcu b eue yad gf e u u aet R at nm cai o l et e s a b r t Sl r i i Pltno cabri ol erdcdb di i dsl r gn. eco ehn m fi s n f o d li 一 n d n x f i s m o ad h nl ni f t s r i rdcdi h PPr T ePoe Poot no C/ , n h rpr ri i fi ds1 r n t f ec g c r ae n oue nti ae. h rPr rPro f a5 adt oe ga z f e u u ei u n a o t s i eP nseo x f a t ad di h i 一ef m ne dio 卯n ae h e i i at o iPo t e c o f i u u. 罗n, n ad gt g Pr r ac ad i n eh h o tna t r t fc v ht m rv h f t fin l r e teP e e e x gs f
中图分类号: Q 3. T 549
文献标识码:B
文章编号:10一 7 20)0一03 3 07 67(07 4 4一 7 0 0
T en unigfc r nte f c o f e u u aet oti dclu o h ef t f i dsl r gn cna e a i h if ec a t s l n o e x f n cm
另外, g N ,Z 添加剂会对钙基化合物的 , a n M
粒径/ mm
图4 固硫剂粒径与固硫率关系
53 反应床层温度的影响 . 煤中含硫化合物在燃烧过程中,5 : 0 的排放在
0 ℃左右已基本完成.其中,有机硫的排放温度 60 在4 ℃以前,具有析出温度低,过程短的特点. 0 而CC 3 aO 必须在 8 ℃左右才能分解为活性的氧化 5 2
C 的浓度几倍于 5 a ,大大增加了 CO的反应表面, a
5a 型煤灰中硫的含量, :— d %; , — td sa 空气干燥型煤中全硫的含量, %;
A: d 空气干燥型煤的灰分, — %.
4 原料煤燃烧过程中 5 : 0 释放规律
该实验使用热分析天平模拟空气气氛进行原料
第4 期
煤质技术
20 年 7 07 月
钙基固硫剂固硫效果的影响因素初探
魏 宁,赵 波
西安 ) ,陕 西 西安 ( 国家煤炭质量监督检验 中心 ( 70 5 ) 10 4
摘 要:添加固 硫剂可降低大量燃煤所带来的二氧化硫污染,该文着重介绍了石灰石固硫反应机理
以及影响因素,表明了选择合适的 C S比,适宜的固硫剂粒度和添加高性能的添加剂是提高钙基 / a 固硫效果的有效途径. 关键词 :固硫 ;固硫剂;影响因素
固硫效果产生影响.添加这些添加剂改变了煤样燃 烧特性,主要表现是 5 : 0 释放比较均匀,不是集 中在短时间内大量排放.以上说明了添加剂抑制了 硫化合物的分解,从而使煤样在燃烧炉内的停留时 间小于固硫产物完全分解所需要的时间,提高了固 硫剂的固硫效果. 55 5 : . 0 浓度的影响
反应气体中52 0 的浓度对 CO的转化率有重 a
硫醚类和硫葱类官能团.煤中硫的形态分布,增加
a 0 在燃烧固硫时反应机理如下: cC 3 C C 3 C O+ O () aO 一 a C : 1 C O+ 0 一 C S 3 () a 5: aO 2 4 aO 一 CS 3 aO 4 CS 3 a + CS () 3 CS 2 : CS 4 () a + 0 一 aO 4 该反应属于非催化气固反应 ,不是单纯的表面 化学反应, 而是由反应气体在石灰石内孔的扩散, 反应气体在产物层的扩散和表面化学反应 3 个过程 祸合所组成.而且固体反应物孔结构随着反应的进 行而变化, 锻烧生成的 CO颗粒上遗 留了大量的 a
( a乞 a C a Q a艺 u evs a dlse i et X n , i刀705 , n 恤 ) X 恤 10 4 C i ) N t 刀l l o l夕S Pri n nPc o ne i . O t e t nC r( h a
WE N n , HAOB I ig Z o
r .
3
不同 C / a5比下的固硫率变化曲线
CIj n U
50 40
1 , r . , . ,
52 固硫剂的粒度的影响 .
. e 一, . .
求 \ 哥 来
0 0
30 20
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10 0
5 0 l 0 l 0 0 02 0 0 03 0 4 0 0 0 0 5 02 0 5 03 0 5 ) ( ( 0 )
般早于 C C : a O 的锻烧反应.
1 0 c 一一1 0 c 一附近出现较强的 5 : 30 m ' 40 m ' 0 的特 征红外吸收峰,而图2 0 的特征红外吸收峰非 中5 2
常微弱 ,说明在 6 ℃时 5 : 0 0 已经基本析出完毕.
5 钙基固硫剂固硫的影响因素
5I C / . a5比的影响
微孔.反应气体 (0 和 0 )与颗粒 Co反应的 5: : a 历程为:反应气体克服颗粒外部的扩散阻力到达 a CO颗粒表面; 反应气体扩散进入颗粒的微孔中;
4 3
万方数据
第 4期
煤质技术
20 年 7月 07 通过上述 2个图的对比可以发现 ,图 1中在
反应气体扩散通过产物层到达未反应的 co表面 a ( 对于初始反应的 co a ,则不存在此过程) ;反应气 体与 CO进行化学反应,生成 C 认.因为煤中硫 a S a 的形态不同,其析出形式也有所不同,硫的析出一
钙,然后进行固硫反应.由于燃烧时炉温一般很 高,有机硫的析 出速率大大快于 CC 3 a0 的分解, 使含硫气体未与固硫剂反应就已逸出.另外, 温度 过高还会使固硫剂表面烧结失活. 为研究燃烧温度对固硫率的影响,当其它试验 条件相同时,改变管式高温炉的加热温度,分别测 定 80 ,90 0o C 0℃,100 ,110 ,120 时 0o C 0o C 0℃ 的固硫率,实验结果如图 5 .图 5 显示固硫率随温 度增高而降低,由于高温下 C O 分解所致,尤 S a ;
能.将 2 %的 N Z仇 作为添加的助剂,经预活化 a C 处理后,可明显提高固硫剂的利用率.这是由于
60 5 50 45 40
<1 02 ~ .
< 02 .
NZO 的加入促使CO晶格重排, a . C a 形成有利于固
硫的孔分布及孔径尺寸.同时,N Z0 本身也具 aC 3 有一定的固硫作用 ( 如生成 N:0 , a O) a 4 NZ 3. 5 S
源.
十分严重的环境问题.酸雨正是 52 N 二 0 和 O 对环 境污染的最好证据.据统计,全国目前 9 %以上 0 的省区有酸雨现象存在,每年由于 5 : 0 污染造成 的经济损失达数百亿元,并对人类赖以生存的生态 环境造成危害〔.因此, ' 〕 如何降低二氧化硫污染问 题以及固硫剂的固硫效果等研究显得很有必要. 煤中硫从形态上可分为有机硫和无机硫 2 大 类, 无机硫主要包括: ①硫化物硫,主要是黄铁矿 硫和白铁矿硫;②元素硫;③硫酸盐硫,包括石 膏,绿矾等.有机硫在煤中无固定含量, 一般含硫 低的煤中所含的主要是有机硫.有机硫是煤中有机 质分子结构中的组成部分,其组成极为复杂, 但通 常认为煤中有机硫含有硫醇类,噬吩类,硫酿类,