煤粉固硫燃烧的动力学研究

采用新汶、阳泉原煤作为实验用煤,选择Ca（OH）2作为主固硫剂,考察了Ca／S的变化对燃煤固硫燃烧特性以及动力学参数的影响,采用碳酸盐、氯化物和氢氧化物3大系列化学试剂作为添加剂,在Ca／S为1.5的条件下,考察了它们对Ca（OH）2固硫能力的影响,以及固硫煤粉的燃烧特性和动力学参数的变化,实验表明：1）碳酸钾添加剂的助固硫作用明显,将固硫率提高了14％左右;2）固硫剂Ca（OH）2的加入使Arrhenius曲线斜率增大,明显提高了燃烧反应的活化能;3）随着Ca／S的增加,原煤的着火点和结束点、活化能有逐渐增大的趋势;4）添加剂对原煤燃烧特性的影响并不显著,但对活化能的影响却十分明显,添加剂的加入有效地降低了燃烧反应的活化能。     

纳米助燃固硫添加剂的催化作用机理

溶胶.凝胶法制备的纳米TiO2作为CaO固硫添加剂,用热分析法对纳米TiO2催化煤燃烧以及催化CaO固硫的过程进行了实验研究.对燃烧后煤灰的孔径分布进行了分析.采用未反应收缩核模型对固硫反应的动力学过程进行表征.研究结果表明,纳米TiO2与CaO共同作用条件下对煤燃烧有明显的促进作用,即燃烧反应活化能E下降,同时纳米TiO2还能增大燃烧后煤灰的孔径,提高固硫率.氧气的存在抑制氧化钙的固硫转化率,纳米TiO2可以消弱氧气的抑制作用.对固硫反应的影响表现为在反应后期(即产物层扩散控制阶段),与固硫转化率和孔径分布的实验结果非常吻合;讨论了纳米TiO2催化燃烧催化固硫的机理,纳米TiO2导致碳晶格的扭曲,增加表面活性部位,加快氧气的吸附速度,使添加剂周围燃烧速度加快,煤灰孔隙增大从而强化燃烧,促进SO2转化成SO3的本征反应,促进二氧化硫向氧化钙内部的扩散从而提高CaO的固硫效果.     

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.     

促燃脱硫剂对煤炭清洁燃烧的功效及机理分析

用微机热天平和色谱方法测试和研究了促燃脱硫剂在降低煤炭的着水温度、改善煤炭燃烧特性、减少煤炭燃烧造成的环境污染等方面的节能和环保功效。试验结果表明：ＣＣＳ型燃煤促燃脱硫剂能降低煤炭着火温度３０℃～８０℃,提高煤炭利用率１０％～２５％,固硫率３０％～５０％,且明显降低ＣＯ排放量和排烟黑度。本文初步探讨了其作用机理。     

水处理固体废物用作燃煤锅炉炉内脱硫的机理与实验

对水处理固体废物用作燃煤锅炉炉内脱硫添加剂的机理与实验研究表明 ,水处理固体废物用作炉内燃煤脱硫添加剂时生成一些可以有效地催化脱硫反应 ,以及减缓高温下 Ca SO4分解速度 ,使燃煤脱硫过程的最佳脱硫温度更加接近煤燃烧温度 ,提高燃煤脱硫效率的物质 ,如 Fe2 O3、Si O2 、Al2 O3、K+、Na+等 ;并使得脱硫反应温度更加接近煤燃烧温度 ;当脱硫反应温度在 870～ 92 0℃、脱硫剂与水处理固体废物的重量比为 1∶ 1、Ca/S=2 .0等条件满足时 ,可以得到燃煤脱硫的最佳效果     

以CaS为燃煤固硫产物的热力学可行性和实验探索

高于１２００℃的燃煤固硫因ＣａＳＯ４的分解而因硫效率不高。ＣａＳ在高温下不会分解，若以ＣａＳ形式能将硫分固定下来，可以大大提高固硫效率。从热力学研究着手，计算预测了以ＣａＳ形式固硫的可行性；在富煤还原气氛燃烧时，在高于１２２７℃可达９０％的固硫效果；在贫煤燃烧时，由于局部存在还原气氛，也可达到一定的固硫效果。本文实验表明，固硫剂中的某些非钙基添加剂可以在高温下形成玻璃态物质，更好地抑制ＣａＳ的氧化     

煤燃烧中硅酸盐A的高温固硫促进作用

研究了硅酸盐Ａ在不同含量，不同温度下的对碳酸钙固硫碱性能的影响，发现在１２００℃高温下，碳酸钙固硫剂中添加一定量的硅酸盐Ａ，固硫率从１６％提高到３３％，提高率达１０６％，若添加碳酸钾与硅酸盐Ａ的复合添加剂，则固硫率为３６％，提高率为１２５％，用含硅酸盐Ａ的钙基固硫剂与煤制成型煤，在实际锅炉中于１２５０℃试烧，其固硫率达４７％。     

高炉瓦斯泥参与水煤浆燃烧固硫作用机理的研究

由于高炉瓦斯泥中多种组分均具有燃煤固硫的特性,因此,本研究通过将高炉尘泥混入到水煤浆中进行燃烧,在前期研究的基础上,结合XRD分析,研究了不同燃烧条件下高炉瓦斯泥对水煤浆固硫率的影响规律,以及尘泥中多元固硫体系在燃烧固硫中相互协调作用、热力学行为.结果表明,瓦斯泥添加量为30%,燃烧终温为800℃时,固硫率达到48.31%.主要原因是瓦斯泥多组分促进了耐高温脱硫产物3Ca O3·3Al2O3·Ca SO4的生成,降低了Ca SO4的分解,从而提高了水煤浆的固硫率.研究结果可为具有多元固硫体系的高炉尘泥及其它固废高附加值利用提供一定的技术参数和理论依据,也可为开拓研究新型、高效燃煤固硫剂提供理论基础,具有一定的经济价值和环境意义.     

煤燃烧污染治理及其固硫研究

本文介绍了燃煤二氧化硫对环境污染的危害性，从理论上探讨了在煤的燃烧过程中二氧化硫的生成机理以及减少燃煤二氧化硫污染的途径，认为燃烧固硫是当前适合中国国情的最佳技术经济方案。同时，文中在讨论燃煤固硫理论的基础上，对影向燃煤固硫效益的主要因素──钙硫比、炉内温度、燃烧时间、固硫剂等进行了初步的实验研究。     

固硫剂对煤燃烧过程中硒挥发性的抑制作用

为了解煤中硒在燃烧过程中的动态、煤中可交换阳离子含量对煤中硒挥发性的影响,以及固硫剂对煤中硒挥发性的抑制作用,将煤样进行了逐级化学提取实验、燃烧实验、硒抑制实验、X射线衍射分析以及原子荧光光谱分析.实验结果表明,煤在815℃下燃烧,煤中97%以上的硒挥发.在中低温度下煤中可交换阳离子含量影响硒的挥发性.模拟固定床燃烧试验,815℃下CaO对煤中硒挥发性的抑制率范围在¨.6%～50.7%,平均为36.0%.小型循环流化床燃烧试验,加入CaO后硒在不同粒级流化床灰中配置明显发生变化,细粒飞灰中硒含量明显降低,＜0.0308mm飞灰中硒含量从241 mg·kg^-1降到10 mg·kg^-1.烟道灰中硒含量降到1/4以下,烟道喷淋水中硒含量降低了2个数量级.循环流化床燃烧,CaO对硒挥发性的抑制作用更加明显.固硫剂不仅可以固硫,而且对硒的挥发性也有一定的抑制作用.     

燃煤添加剂节能效果的评价—燃烧效率的测定

新增了在煤炭清洁利用方面限期实行燃用固硫型煤要逐渐替代燃用在煤的规定，而要实现此目标关键是燃烧催化剂。本文根据能量平衡原理提出以煤的燃烧效率为燃煤添加剂节能效果的评价方法。     

氯化钙在型煤燃烧过程中固硫作用的研究

当高硫煤中加入钙基主固硫剂，然后加入适量的CaCl2及其它添加剂，燃煤固硫率明显提高。本文用X-射线荧光光谱法对灰渣样品进行分析，讨论了添加剂对固硫率的影响，并就其促进固硫作用的机理作了初步探讨。     

明胶厂剩余高钙污泥作为燃煤固硫剂的应用研究

明胶生产产业在废水处理工艺中产生大量剩余高钙污泥,采用该剩余污泥作为燃煤固硫剂,在高温管式电阻炉内进行燃烧实验,通过测定燃烧前和燃烧后样品中的硫含量确定该剩余污泥的固硫效果。通过单因素研究煤粉粒径、剩余污泥粒径和剩余污泥/煤样%等影响因素对固硫率的影响。在单因素试验的基础上通过正交设计法优选达到较高固硫率的实验条件。实验结果表明:影响固硫率的因素从大到小依次为燃烧温度>剩余污泥/煤样%>煤粉粒径>剩余污泥粒径。以剩余污泥作为固硫剂,固硫率最高的实验条件为:燃烧温度800℃,剩余污泥/煤样为3%,煤粉粒径60⁹0目,剩余污泥粒径9090目,剩余污泥粒径90¹20目。并且,当温度达到1150℃,煤粉粒径90120目。并且,当温度达到1150℃,煤粉粒径90¹20目,剩余污泥粒径为60120目,剩余污泥粒径为60⁹0目,污泥/煤样(质量比)为3%时,固硫率可达62.78%,说明在高温下该剩余污泥保持较高的固硫率。将明胶厂剩余污泥作为固硫剂是较为合适的再利用方法,可有效缓解当前该污泥大量堆积污染环境的状况。     

洁净配煤颗粒化对链条炉排锅炉烟气影响的研究

颗粒化洁净配煤的研究,是从煤炭以一定厚度煤层形式进入链条锅炉燃烧的机理出发,结合洁净配煤技术、煤炭分级燃烧技术、固硫和粘结添加剂技术,配制成一种适合链条锅炉燃烧的低污染洁净煤。通过对颗粒化洁净配煤在链条锅炉上的试烧,及其对试烧的热工测试、烟气排放环保监测的观察和分析,结果表明：链条锅炉燃烧颗粒化洁净配煤工况稳定,炉膛温度高,热效率高,炉渣含碳量低,烟尘和SO2排放降低,具有显著的节能减排效果。颗粒化洁净配煤技术是一种加工简便、投资小、收益快的洁净煤技术。     

添加剂影响CaO固硫反应活性的动力学分析

采用热分析法研究了Al₂O₃、Fe₂O₃和MnCO₃作为添加剂对CaO固硫反应过程的影响,用等效粒子模型对固硫反应过程进行表征,求得了其固硫反应动力学参数.结果表明:MnCO₃与Fe₂O₃对CaO固硫反应的作用机理相同,能提高固硫反应速率常数、产物层有效扩散系数和钙的转化率.通过计算等动力学温度、活化能大小可以判断添加剂对固硫反应活性影响的趋势,但不能准确衡量添加剂对固硫反应活性的贡献;对应温度下的反应速率常数和产物层有效扩散系数更能准确反映添加剂对固硫反应的影响大小.非化学计量金属氧化物通过高温下氧离子、金属离子较强的扩散特性来催化固硫表面化学反应和促进产物层扩散反应.根据不同添加剂的作用机理和对固硫反应的不同控制阶段的影响规律,针对添加剂发挥作用的温度特性和化学反应计量关系复合掺入添加剂,可进一步提高固硫剂转化率.     

固硫煤和普通煤对SO2污染和健康危害的对比研究

探讨固硫煤与普通煤燃烧造成室内SO2污染及对健康的危害作用.将家兔分别喂养在燃烧固硫煤、普通煤和不烧煤的环境中连续观察90d,每天监测室内环境中SO2、CO的浓度;实验各时期测定家兔LYS含量和血清中SOD、GSH-PX、SA浓度.结果:固硫煤组SO224h平均浓度(2.68mg/m3)明显低于普通煤组(13.04mg/m3),但CO水平两组间无明显差异.实验90d后与实验前的GSH-PX值的差值比较,普通煤＞空白对照组＞固硫煤组,普通煤和固硫煤组间的差别有显著性意义(p＜0.05);SOD、SA、LYS值在实验期有所变化,但各组间的差别无显著性意义 (p＞0.05).结论:提示燃煤煤烟中SO2能影响生物体内SOD、GSH-PX、LYS、SA的浓度变化,燃烧固硫煤能明显降低SO2的污染,故使用固硫煤可减少燃煤煤烟对健康的危害.     

燃煤高温固硫的机理及固硫影响因素探讨

燃烧中固硫是一种适合我国国情的燃煤脱硫技术。本文探讨了燃煤高温固硫过程的主要反应机理和一些常用固硫添加剂的助固硫作用,分析了影响固硫效率的主要因素,进而提出实际应用中应考虑的提高固硫效率的措施。     

型煤催化固硫的研究

本试验发现Fe_2O_3对型煤固硫有催化作用,当型煤中Fe_2O_3含量在6‰时,固硫率最高,比在同等条件下不加Fe_2O_3时约增加10%左右。在温度小于500℃时,固硫率和Fe_2O_3关系曲线只出现极大值,大于500℃时,则同时出现极大极小值。它的催化固硫动力学行为比较复杂,温度小于500℃,Fe_2O_3含量小于6‰时,它起催化作用;Fe_2O_3含量大于6‰时,它与CaO形成固熔体,因而影响了活性。型煤催化固硫率的高低主要取决于温度低于470℃这一阶段,提高型煤固硫率的关键是要求型煤在500℃之前升温速度不能太快,为此可设计一型煤预热装置,此装置温度控制在470℃以下,型煤在装置中停留时间不超过半小时。Fe_2O_3的加入主要加快了CaO+SO_2→CaSO_3这一主反应的速度,并对硫的最后形态CaSO_4起一定稳定作用。     

纳米TiO2催化燃烧固硫的实验研究

通过纳米TiO₂催化CaO燃烧后粉煤灰的成分分析和燃烧烟气中SO₂含量的测定确定固硫效果,探讨了纳米TiO₂添加量、Ca/S摩尔比、不同条件制备的纳米TiO₂及燃烧温度对分析纯CaO固硫的影响,比较了纳米TiO₂对不同煤种以及不同钙基固硫剂的固硫效果,并对反应产物进行了X射线衍射和扫描电镜分析.结果表明,纳米TiO₂与CaO共同作用时,纳米TiO₂最佳的添加量为8%;在Ca/S摩尔比为2、燃烧温度为850℃时纳米TiO₂催化分析纯和工业纯CaO固硫效率达87.8%和60.3%,比不添加纳米TiO₂时增加13.4%和29.6%.纳米TiO₂对不同煤种燃烧时CaO固硫有较好地催化作用,能够促进SO₂转化成SO₃的本征反应,同时增加煤灰的孔尺寸,促进二氧化硫的扩散从而提高CaO的固硫效果.     

配煤添加剂对燃烧烟气的影响

燃煤排放的污染是造成我国大气污染的主要原因。本文分析了添加剂对煤炭燃烧的影响机理,指出配煤添加剂是改善动力煤燃烧的污染排放问题的一个可行途径。