高效燃煤固硫添加剂的研究与应用

论文摘要

我国的能源结构是以煤炭为主,煤炭燃烧以后排放SO2造成的大气污染已经成为一个相当严重的问题,对燃煤固硫问题进行深入研究,控制SO2的排放已势在必行。在现有的脱硫技术中,干法钙基固硫技术工艺简单、脱硫成本低,特别适合生活燃煤、小型工业窑炉以及老锅炉的固硫改造。然而单一的钙基固硫剂钙利用率低,固硫效果有限,影响了该技术的发展,采用在钙基固硫剂中加入助剂制成复合固硫剂来提高固硫效率是一种较为经济可行的方法。本文通过对三种单一物质和两种固体废弃物对钙基固硫剂的固硫促进效果的考察,发现碱金属盐以及稻草灰（RSA）都是很好的钙基固硫添加剂,相比而言,RSA/钙基复合固硫剂更适合民用燃煤固硫。考察了各工艺条件诸如RSA与CaCO3的配比、Ca/S摩尔比以及燃烧情况等对RSA/CaCO3复合固硫剂固硫效果的影响,并利用RSA/CaCO3复合固硫剂进行了现场的民用型煤固硫实验,还利用XRD对固硫灰渣的物相成分进行了分析。此外,还对钙基固硫剂进行调质处理,大大提高了其在高温阶段（1100℃以上）的固硫效果。实验结果表明:CaCO3与RSA的最佳配比为10:1;Ca/S摩尔比最佳取值范围为1.5-2.5;复合固硫剂的最佳固硫温度为800℃-900℃;在固硫煤样中加入4%的水分能够得到较佳的固硫效果;最佳空气流量为150ml/min。当Ca/S为2.0、空气流量150ml/min时,复合固硫剂在800℃的固硫率达到70%以上。民用型煤固硫实验结果显示,本固硫剂对无烟煤和烟煤都有很好的固硫效果,固硫率高达90%。固硫灰渣XRD图谱显示在1000℃以下,主要固硫产物为CaSO4,而1100℃时固硫灰渣中有高温物相2Ca2SiO4·CaSO4的生成。通过对CaCO3调质处理,1100℃时钙基固硫剂的固硫率能够由16%左右增加到40%,1250℃时的固硫率也能够达到20%。XRD分析显示,煅烧熔融使粉煤灰得到了活化,而在1250℃时固硫灰渣的XRD图谱中出现了3CaO·Al2O3·CaSO4的吸收峰。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 能源结构
• 1.1.2 二氧化硫的排放污染现状
• 1.2 我国二氧化硫排放控制对策
• 1.3 燃煤二氧化硫控制技术现状
• 1.3.1 燃烧前脱硫
• 1.3.2 燃烧中脱硫
• 1.3.3 燃烧后烟气脱硫（FGD）
• 1.4 钙基复合添加剂的研究进展
• 1.4.1 Fe-S-Al 类氧化物
• 1.4.2 碱金属和碱土金属化合物
• 1.4.3 有机溶液的调质处理
• 1.5 课题研究内容
• 2 固硫原理
• 2.1 原煤中的硫的存在形态
• 2.2 单一的钙基固硫剂固硫机理
• 2.3 钙基固硫添加剂的促进机理
• 2.3.1 碱金属化合物的促进机理
• 2.3.2 Fe-Si-Al 类氧化物促进机理
• 2.4 固硫反应热力学
• 2.5 固硫反应动力学模型
• 2.6 钙基固硫剂固硫效果的影响因素
• 2.7 钙基固硫剂存在的问题
• 3 实验方法
• 3.1 药品及仪器
• 3.2 实验装置
• 2 含量的测定'>3.3 燃煤释放的SO₂含量的测定
• 3.3.1 溶剂的配制
• 3.3.2 硫代硫酸钠标准溶液的标定
• 3.3.3 二氧化硫标准溶液的标定
• 3.3.4 标准曲线的绘制
• 3.3.5 固硫率
• 4 民用燃煤固硫剂的研究
• 4.1 单一钙基固硫剂的固硫效果
• 4.2 各固硫添加剂的固硫效果
• 4.2.1 单组分固硫添加剂的固硫效果
• 4.2.2 固体废弃物做添加剂
• 3 复合固硫剂固硫工艺条件的优化'>4.3 RSA/CaCO₃复合固硫剂固硫工艺条件的优化
• 3 的配比'>4.3.1 RSA 与CaCO₃的配比
• 4.3.2 Ca/S
• 4.3.3 燃烧条件
• 3 复合固硫剂灰渣XRD'>4.4 RSA/CaCO₃复合固硫剂灰渣XRD
• 3 复合固硫剂的民用型煤固硫实验'>4.5 RSA/CaCO₃复合固硫剂的民用型煤固硫实验
• 4.5.1 民用型煤的压制
• 4.5.2 民用型煤的现场固硫实验
• 4.6 本章小结
• 5 钙基固硫剂的调质处理制备高温固硫剂
• 5.1 高温固硫存在的问题
• 5.2 醋酸调质钙基固硫剂
• 5.3 FA 调质钙基固硫剂
• 5.3.1 粉煤灰直接作为钙基固硫剂的添加剂
• 5.3.2 FA 的活化
• 3 复合固硫剂高温固硫实验'>5.3.3 活化FA/ CaCO₃复合固硫剂高温固硫实验
• 3 高温固硫实验'>5.3.4 活化FA/醋酸调质CaCO₃高温固硫实验
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录