高硫煤热解部分气化过程中硫的变迁行为

针对3种不同煤阶的高硫煤,分别在固定床反应器中考察其固定升温速率下原煤热解和半焦在不同温度下的水蒸气部分气化过程中的硫变迁行为.研究过程分为热解和部分气化2个子过程.结果表明,热解过程中大同、义马和西山煤总脱硫率分别为41%、42.5%和23.1%,其过程中FeS₂完全转化为FeS,不稳定的有机硫部分析出,硫从固相中的脱除大于碳的转化,硫在气相中得到富集;在部分气化过程中,对于大同和西山煤,半焦中硫含量可有效降低,脱硫率分别提高26.47%和19.37%,其中无机硫化物(FeS)易于气化析出,其析出程度随温度升高而增大.但对义马煤焦部分气化结果证实:在700℃气化时,总脱硫率可提高24.60%,在高于700℃气化时,有利于碱土金属与H₂S反应进行,同时由于碳骨架的气化速度加快,降低了其有机质对灰分固硫行为的传质阻力,所以灰分中碱土金属的固硫作用增强,使得半焦中硫含量增加,脱硫率与碳转化率的差值下降,不利于硫的脱除.     

煤燃烧脱硫过程中影响无机矿物转化行为的因素

以合山煤(HS)和万盛煤(WS)为研究对象,分别讨论了当石灰石作固硫剂时钙硫比、温度等因素对固硫效率的影响;运用XRD测试手段,研究了不同脱硫条件对其灰渣产物矿相组成的影响规律,并利用CaO-Al₂O₃-SiO₂三元相图进行分析,从而初步揭示出煤燃烧脱硫过程中无机矿物质间的转化行为.实验表明:燃烧温度和钙硫比对固硫率及灰渣产物的矿相组成都具有很重要的影响.升高温度或提高Ca/S,能明显促进CaO与煤粉中无机成分间的固相反应,利于C₄AF、C₂AS、β-C₂S等矿物的形成,但大于1050℃后易使硬石膏发生分解,而引起固硫率下降.固硫产物中含硫矿物的形式与含量决定了不同温度下固硫效率.本实验中,石灰石对合山煤的最佳固硫条件为Ca/S＝2～3,t=850～900℃,此时固硫率高达90%左右.     

模拟煤环境中几种无机硫的热分解行为

采用活性焦作为构造煤大分子网络的基质,将无机硫(黄铁矿、硫酸亚铁)混合于其上,形成模拟煤的环境.利用程序升温热解-火焰光度检测器或质谱联用(TPD-FPD/MS)技术和X-射线吸收精细结构(EXAFS)光谱对比研究了FeS₂、FeSO₄在活性焦上及纯态下热分解过程中硫逸出的动态特征及结构变化.结果表明:担载于活性焦上FeSO₄的分解主要发生在200℃～500℃,而纯态FeSO₄的分解温度范围为450℃～600℃,说明活性焦的存在使其分解温度显著降低,且硫的逸出情况更为复杂.黄铁矿与活性焦的物理混合并没有使FeS₂的分解温度降低,但对其分解程度有一定的影响,并与热解气氛密切相关;温度高于400℃后FeS₂分解的硫开始大量逸出,在550℃左右基本失去结构中与铁配位的第2层硫原子而形成FeS.     

改性褐煤半焦的表面性质及对气态Hg0的吸附特性

以廉价的褐煤为原料制备褐煤原料半焦,通过化学改性研制脱除烟气中气态Hg⁰的改性半焦(MnO_x/褐煤半焦)吸附剂,运用N₂吸附-脱附、SEM(扫描电镜)、XRD(X射线衍射仪)及XPS(X射线光电子能谱)等对吸附剂的表面特性进行表征与分析,利用固定床吸附试验考察2种吸附剂对气态Hg⁰的吸附特性. 结果表明:原料半焦与改性半焦均具有较发达的孔隙结构,并且以2~5 nm的介孔结构为主;经化学改性后,半焦表面石墨化程度有所提高,石墨碳C─C所占比例由51.37%增至76.17%;MnO_x主要以高度分散的无定形状态均匀分布于改性半焦表面. 固定床吸附试验结果表明,温度为140 ℃时,原料半焦对气态Hg⁰的吸附性能较差,而改性半焦则表现良好,其最高吸附效率可达85.6%;初始ρ(Hg⁰)分别为10.1、20.3、30.0、40.6 μg/m³时,改性半焦的吸附性能随初始ρ(Hg⁰)升高而增强;当吸附温度由30 ℃升至140 ℃时,改性半焦的吸附性能也随着吸附温度的升高而增强. 改性半焦对气态Hg⁰的吸附作用应主要为化学吸附,被吸附后的汞主要以氧化态(Hg²⁺)形式存在.     

矿物成分对超细化煤粉燃烧硫转化影响的实验研究

选用超细化鹤岗、铁法、准噶尔3种原煤、脱灰煤(HCl/HF脱灰),与分别添加MgO、CaO、Al₂O₃和Fe₃O₄矿物的脱灰煤制成试验样品.使用DTG(热重/差热分析仪)对不同样品进行燃烧实验,GC-MS(气相色谱质谱联用仪)分析烟气中SO₂,设定气体流量为50mL/min,氧气体积分数为20%,升温速率为20℃/min,考察矿物成分对煤粉燃烧时硫转化的影响.结果发现,超细化3种煤的原煤样品燃烧过     

氧化亚铁硫杆菌脱除不同煤种硫分实验研究

利用氧化亚铁硫杆菌对煤中硫分的脱除作用,探讨了其对3种不同地域且不同矿物含量煤的脱硫作用。进行了未酸化与酸化处理煤样脱硫试验、温度影响试验、初始pH值影响试验。结果表明：未预处理条件下煤样I、n、Ⅲ的脱硫率分别为29．3％、3．9％、3．5％,酸处理后迭到39．8％、40．7％、4．2％。煤样Ⅰ、Ⅱ的最佳脱硫温度分别为35℃、30℃;温度30℃,初始pH为2．3时,煤样Ⅰ、Л的脱硫效果最好,分别为54％、67％;温度和pH的变化对煤样山的影响不大。30℃,初始pH为2．3时煤样Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的黄铁矿硫去除率分别为77％、83％、67％。     

垃圾衍生燃料两段式化学链气化特性

提出了一种两段式化学链反应方式,并以Fe₂O₃为载氧体对生活垃圾衍生燃料（Refuse-Derived Fuel RDF）的化学链气化开展试验研究,分析了反应温度、载氧体含量、CaO的添加对载氧体气化性能的影响.结果表明,载氧体可以显著提高产气率,气化过程中产气率、碳转化率等均随着温度的升高而增大;随着载氧体含量的增加,CO、H₂的含量先增大后减小,在850 ℃、Fe₂O₃/C=0.15（物质的量比）时,含量最高.CaO的加入更进一步促进了焦油的裂解,提升产气率的同时,也起到了吸收CO₂的作用,改善了合成气的品质.通过X射线衍射（XRD）对反应后载氧体的组分进行了分析,结果发现,随着温度的提高,载氧体的释氧能力逐渐增强,850 ℃时,载氧体反应后被还原为FeO.     

废轮胎流化床气化特性试验研究

为了掌握废轮胎在流化床内的气化特性,利用自行设计的小型流化床试验装置系统,对废轮胎在不同的过量空气系数下在400～700℃温度范围内进行了空气气化实验.分析了废轮胎气化效率、固定碳转化率、气化气热值、产气量以及气化气成分随气化温度、过量空气系数的变化规律.结果表明,废轮胎气化的最佳运行条件为气化初始温度700℃,过量空气系数α=0.4.在此条件下得到的气化气成分主要包括CH₄、CO、H₂、C₂H₆和高分子有机化合物,此时的气化效率为47.96%,气化气低位热值为4 804kJ/m³.     

焦煤、塑料和粉尘共热解失重分析

在以N₂载气,其流量为30mL/min、升温速率为5℃/min、热解终温为1000℃的条件下,运用Setaram Lab-sysYM热重分析仪系统分析了塑料、冶金粉尘和焦煤的热解过程以及它们之间的相互影响.不同配比的塑料、冶金粉尘和焦煤混合热解过程分析表明:在低温段,煤和塑料热解产生大量活泼自由基,然后通过自由基内部重排或自由基间相互结合的方式稳定化,其中的硫元素主要形成气态硫化物(如H₂S、COS等),并与粉尘中的金属氧化物作用生成固态金属硫化物而固硫;高温段产生的H₂、CO及粉尘中所含有的C等增强了反应体系的还原性,加剧了粉尘中金属氧化物的还原气化,从而更有利于实现焦炭的有效脱硫可见,运用添加塑料、冶金粉尘到焦煤中的方法可以实现炼焦过程中的焦炭和煤气同时脱硫的双重效果.     

超细煤粉在氧化条件下NOx的释放特性实验研究

采用DTG(热重/差热分析仪)和GC-MS(气相色谱质谱联用仪)对鹤岗煤超细化煤粉进行燃烧试验,分析了粒径、氧气浓度、升温速率对NO_x释放的影响.结果表明,不同粒径的鹤岗煤在氧气浓度为20％的燃烧条件下,NO_x的析出均为单峰曲线;粒径对煤粉燃烧NO_x释放有重要影响,超细化煤粉可以减少NO_x的排放;在5、10、20 ℃/min升温条件下,随升温速率的增大NO和NO₂的析出量也增加,并且NO的最大析出速率对应的温度随着升温速率的提高也提高;随着燃烧气氛氧气浓度的增高,NO_x的析出量相应增加,并且NO_x的最大析出速率对应温度相应降低.     

Heavy metal removal from aqueous solution using carbonaceous K2S-impregnated adsorbent

A novel carbonaceous adsorbent for heavy metal removal was prepared from raw coal by one-step simple sulfur impregnation using K2S. Raw coal was mixed with K2S powder and then heated at 800°C for 30 min in nitrogen to produce K2S char. The sulfur content and form in K2S char were determined, and the ability of K2S char to adsorb Zn2+, Cd2+ and Pb2+ was examined. The K2S impregnation was e ective at impregnating sulfur into coal, especially in the form of elemental, thiophenic and sulfatic sulfur. The sulfur content of K2S char was higher than those of raw coal and pyrolysis char. The Zn2+ removal in 2.4 mmol/L of Zn2+ solution by K2S char was higher than raw coal with the removal rate of 100%. K2S char adsorbed Pb2+ and Cd2+ in 24 mmol/L of Pb2+ and Cd2+ solution with the removal rate of 97% and 35%, respectively. The elution extents of adsorbed Pb2+ and Cd2+ were zero in distilled water and 27% in 0.1 mol/L HCl solution. These results indicated that an e ective adsorbent for heavy metal ions was prepared from coal using K2S sulfur impregnation, and that the adsorbed metals were strongly retained in K2S char.     

煤热解过程中无机有害元素的变迁规律

在自行设计的加压密闭快速热解反应器中研究了神华和义马煤中Na、K、Pb和Mn等无机有害元素在氮气条件下随温度（300℃-700℃)的变化规律,进一步考察了热解气氛（氮气、氢气和二氧化碳）、压力对神华煤中这4种元素逸出规律的影响。结果表明：Na、K、Pb和Mn等元素在半焦中的残留量随温度的升高而减少,减少量随煤种而异,如在700℃时,神华煤中Na、K、Pb和Mn的析出率分别是义马煤的3、4．2、1．4和2．4倍;低压快速加氢热解有利于这4种元素的逸出。Pb是挥发性最强的元素,与热力学计算结果一致。     

Heavy metals removal from aqueous solution using carbonaceous K_2S-impregnated adsorbent

A novel carbonaceous adsorbent for heavy metal removal was prepared from raw coal by one-step simple sulfur impregnation using K_2S. Raw coal was mixed with K_2S powder and then heated at 800℃ for 30 min in nitrogen to produce K_2S char. The sulfur content and form in K_2S char were determined, and the ability of K_2S char to adsorb Zn~(2+), Cd~(2+) and Pb~(2+) was examined. The K_2S impregnation was effective at impregnating sulfur into coal, especially in the form of elemental, thiophenic and sulfatic sulfur. The sulfur content of K_2S char was higher than those of raw coal and pyrolysis char. The Zn~(2+) removal in 2.4 mmol/L of Zn~(2+) solution by K_2S char was higher than raw coal with the removal rate of 100%. K_2S char adsorbed Pb~(2+) and Cd~(2+) in 24 mmol/L of Pb~(2+) and Cd~(2+) solution with the removal rate of 97 % and 35 %, respectively. The elution extents of adsorbed Pb~(2+) and Cd~(2+) were zero in distilled water and 27% in 0.1 mol/L HCl solution. These results indicated that an effective adsorbent for heavy metal ions was prepared from coal using K_2S sulfur impregnation, and that the adsorbed metals were strongly retained in K_2S char.     

土壤中发生的挥发性有机硫气体的研究

测定了张北、封丘、鹰潭、吴县、长沙、湛江等地旱地土壤和水稻土在室内培养情况下挥性有机硫气体的释放。结果表明，这些土壤中产生硫化氢、氧硫化碳、甲基硫醇、二甲基硫、二硫化碳和二甲基二硫等含硫气体。水稻土中产生的有机硫气体高于旱地土壤，同时施用有机肥和化肥后，土壤中发生的有机硫气体高于仅施用化肥，在厌氧条件下检测到的有机硫气体高旱地土壤、同时施用有机肥和化肥后，土壤中发赡有机硫气体高于仅施用化肥。在厌氧     

水稻土中胱氨酸分解产生含硫气体的研究

测定在室内培养情况下南京水稻土中挥发性含硫气体的释放．结果表明,该土壤中产生Ｈ２Ｓ、羰基硫（ＣＯＳ）和二甲基硫（ＭＤＳ）气体．当土壤中加入胱氨酸后,检测到甲硫醇（ＣＨ３ＳＨ）、二硫化碳（ＣＳ２）、ＣＯＳ、Ｈ２Ｓ和ＤＭＳ气体．除ＤＭＳ之外,这些气体的释放量随胱氨酸添加量增加而增加．据此推测,水稻土中胱氨酸的分解可能是ＣＨ３ＳＨ、ＣＳ２、ＣＯＳ、Ｈ２Ｓ等４种气体产生释放的来源之一．在厌氧条件（充氮淹水）下检测到的含硫气体低于好氧条件（普通大气淹水）．光照、ｐＨ值、土壤含水量等对含硫气体的释放量均有影响     

流化床煤部分气化、热解脱硫过程试验研究

在一小型流化床试验台上进行煤部分气化、热解脱硫过程的试验研究.该试验系统由启动燃烧室、流化床本体、灰循环子系统、加料子系统、排渣子系统、蒸汽发生子系统以及测量控制子系统等组成.流化床本体直径为0.1m,高为4.22m,采用烟气夹套加热的方法维持床体温度.试验结果如下:当风煤质量比从2.5增加到5.0时,脱硫效率先增加后降低;当汽煤比从0.45增加到0.63时,脱硫效率也是先增加后降低;钙硫比增加,脱硫效率增加;床温升高,脱硫效率增加.与此同时,还研究了石灰石种类对脱硫效率的影响,以及气化、热解效率与脱硫效率间的相互关系.     

水稻土中硫酸二乙酯分解产生含硫气体的研究

为了探讨水稻土中含硫气体产生和释放的途径，在室内培养条件下，测定了南京水稻土中含硫气体的释放。结果从该淹水土壤中测出3种含硫气体；硫化氢（H2S），羰基硫（COS）和二甲基硫（DMS）气体。当土壤中加入硫酸二乙酯后，不仅上述3种气体的释放量增加了，而且还明显测出甲硫醇（CH3SH）和二硫化碳（CS2）。据此推测，水稻土中硫酸二乙酯的分解可能是CH3SH、CS2、COS、H2S、DMS5种气体产生释放的来源之一。在好氧条件（普通大气）下：（1）H2S和COS的释放量低于厌氧条件（充氮）。（2）CS2和CH3SH的释放量高于厌氧条件。（3）DMS的释放量不受空气中氧气含量的影响。分析了培养前后土壤pH和Eh的变化和影响。