基于流化床超高温烟气发生工艺的硫的释放与脱除实验研究

论文摘要

随着经济社会的发展,超高温烟气发生工艺在钢铁、水泥、冶金等行业有着迫切的需求,但以煤作为燃料的工艺会产生大量的污染性气体,对环境造成破坏,煤中硫就是其中主要的污染源。本文针对超高温烟气发生工艺过程中的脱硫控制机理进行了相关基础性和工艺性研究,对工艺过程中硫的迁徙及脱除特性进行了深入分析,为实际生产过程中进行脱硫提供了理论依据和经验参数。选取四川煤、山西II类烟煤、黄陵烟煤和林南仓煤四种煤在固定床台架上进行了氮气氛围下的热解实验和氮气/水蒸气氛围下的气化实验,对热解和气化过程中煤中各形态硫的迁徙特性、硫在各产物中的分布等进行了研究。煤中大部分无机硫在热解和气化过程中均会发生分解,但只有一部分会逸出,其中黄铁矿硫的分解以及煤中碱土金属的固硫作用均可生成无机硫化物残留于半焦中。温度的升高及水蒸气含量的降低均不利于无机硫化物的析出。煤中有机硫的脱除与煤种性质存在较大联系,另外高水蒸气含量可以有效抑制煤中活性有机质的固硫作用,有利于煤中有机硫的脱除。H2S是煤热解和气化过程中主要的含硫气体,其释放量与原煤含硫量、水蒸气含量、煤阶、碱土金属含量等有关。硫在热解和气化产物中的分布为:焦中最多,其次为气相,焦油中较少,水蒸气含量的增加有利于硫从焦中向气相中迁徙。选用四川煤在流化床台架上进行了空气/水蒸气气化实验,以及气化半焦与灰渣混合物的燃烧实验,对Ca/S比、水蒸气含量、石灰石品种等因素对脱硫的影响进行了研究。在气化及燃烧过程中,水蒸气含量越高,气化部分释放的硫越多,但总体来讲,大部分硫在燃烧部分释放。Ca/S比的增加有利于脱硫效率的提高,石灰石的品种对于脱硫的影响存在差异。水蒸气含量的提高不利于脱硫效率和石灰石利用率的提高。最后结合实验结果,对超高温烟气发生工艺的脱硫提出了一些意见:工艺过程中脱硫的重点在于燃烧部分,以未煅烧石灰石作为脱硫剂的效果并不理想,脱硫效率和脱硫剂利用率均较低,主要原因在于燃烧部分未能较好地脱除SO2。为了改善超高温烟气发生工艺的脱硫效果,有必要在燃烧部分单独添加脱硫剂,另外对脱硫剂提前进行煅烧也是手段之一。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 超高温烟气发生工艺
• 1.2 煤中硫脱除的研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 2 实验设备与测试方法
• 2.1 煤样制备
• 2.2 实验装置
• 2.3 产物测试分析
• 2.4 结果处理
• 2.5 本章小结
• 3 固定床煤热解和气化过程中硫的迁徙特性研究
• 3.1 固定床煤热解过程中硫的迁徙
• 3.2 固定床煤气化过程中硫的迁徙
• 3.3 本章小结
• 4 流化床煤气化和半焦燃烧过程中硫的脱除特性研究
• 4.1 流化床煤气化过程中硫的脱除
• 4.2 流化床煤气化半焦燃烧过程中硫的脱除
• 4.3 超高温烟气工艺过程中硫的脱除
• 4.4 本章小结
• 5 本文结论与展望
• 5.1 主要工作及结论
• 5.2 后续工作及展望
• 致谢
• 参考文献