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.     

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.     

煤矸石砖烧结固硫的实验研究

在煤矸石制砖原料中添加高效固硫剂,可显著降低砖瓦焙烧过程中废气SO_2产生量,实现从源头减少SO_2排放的目的,并降低末端脱硫成本。文章通过对CaO、CaCO_3、Ca(OH)_2 3种钙基固硫剂在不同添加量下的固硫效果以及对烧结砖强度的影响分析发现,随着添加量的增加,3种固硫剂的固硫率逐渐增加,在钙硫比为1.0时,固硫率最高可达到47.74%;在添加量相同时,添加Ca(OH)_2的烧结砖强度要大于添加CaCO_3和CaO的烧结砖强度。通过优化配比,研究了Ca(OH)_2和CaCO_3 2种固硫剂按7∶3的比例混合制备复合钙基固硫剂,当钙硫比为0.8时,复合固硫剂的固硫率为47.79%,增加了11.96%,而复合固硫剂对烧结砖抗压强度的影响与Ca(OH)_2类似。研究结果可为煤矸石砖固硫剂制备提供支持。     

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.     

燃煤固硫剂的燃烧特性及动力学研究

以太原烟煤为研究对象,考察电石渣、赤泥单独作主固硫剂时固硫率的差异,结果表明,电石渣较赤泥好。并以电石渣为主固硫剂,比较4种单一助剂对固硫效果的影响,其中添加助剂C为8%时固硫效率提高的幅度最大,高达15%。以电石渣、电石渣+赤泥复配为主固硫剂,添加正交试验所确定的最佳助剂配比,均不同程度的提高了固硫效率,固硫率分别为73.77%、64.87%。最后利用热重分析仪考察了不同固硫剂对固硫效果的影响,重点从煤样的燃烧特性和动力学参数进行研究。研究结果表明:添加不同主固硫剂和助剂的煤样其热重曲线的趋势走向与原煤基本一致。添加固硫剂后着火点并没有太大的变化,燃烧过程均变为两段燃烧,且第二段燃烧均在较高温度下,燃烬温度较高,燃烬时间明显延长。从动力学角度分析,在低温区域内,不管掺入何种固硫剂其活化能均比原煤低温段的活化能明显降低,说明固硫剂的加入使反应向着有利的方向进行。     

城市生活垃圾筛上物制备RDF及其燃烧特性研究

利用城市垃圾筛上物制备RDF可以实现垃圾处理的减量化和资源化。研究了北京市城市生活垃圾筛上物制备RDF的工艺条件,探讨不同成型压力、含水率以及助燃剂含量对RDF成型特性的影响,在此基础上研究添加CaO对其燃烧特性的影响。结果表明:含水率10%,成型压力1 MPa的RDF在加入1%的KClO4后成型较好,燃烧后残渣少。随着CaO添加量的增加,RDF燃烧SO2的释放量减少;而当CaO添加量大于2%时,HCl的释放量基本保持不变。在RDF中加入CaO可以将其中的氯元素和硫元素有效固定在残渣中,从而有效减少了酸性气体排放。     

不同气氛下燃煤SO_2的排放规律研究

在立式管状电加热炉上对合山高硫煤在不同的气氛、温度以及Ca S比的条件下进行了动态燃烧实验 ,对收集的气体产物进行了红外光谱分析 ,并讨论了CO2 浓度以及温度等因素对SO2 释放的影响 .结果表明 :不同浓度的CO2 气氛对煤燃烧过程中硫的释放以及石灰石的固硫效率有着不同的影响 .在高于 90 0℃以后 ,较之空气气氛下 ,无论是否存在钙基固硫剂 ,其它三种O2 CO2 气氛下SO2 的排放量都比较低 ,且在不同CO2 浓度下 ,温度对SO2 的排放影响不一致 .     

添加剂CeO_2对煤粉燃烧中钙基固硫的影响

针对内蒙古某火电厂用煤,以CaCO3为固硫剂,CeO2为固硫添加剂,进行了箱式电阻炉定温固硫实验,分析了温度、钙硫比、添加剂CeO2对燃煤固硫率的影响;热重法分析了固硫添加剂CeO2对煤炭燃烧性能的影响。结果表明:加入CeO2低温下(850℃、950℃)促进了燃煤固硫,提高了燃煤固硫率,而在高温下(1 050℃),催化作用导致固硫剂表面孔隙迅速堵塞,降低产物层扩散控制阶段反应速率,抑制了固硫过程的进行;CeO2催化了煤炭挥发份和固定碳的燃烧,降低了固硫煤着火点温度和燃尽温度,改善了煤的燃烧性能;揭示了添加剂CeO2催化固硫和催化燃烧的作用机理。     

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。