水煤浆技术论文范文

发布时间:2017-05-26 18:17

水煤浆作为一种前景广阔的代油新燃料,无论从储存、运输,烟尘控制,硫的析出速度,固硫效率等各方面都要优于煤炭,固硫型水煤浆的开发与利用对大气污染的防治具有十分重要的意义。 下面是小编精心推荐的水煤浆技术论文范文,希望你能有所感触!

水煤浆技术论文范文篇一

水煤浆燃烧固硫技术概述

摘 要:文章主要对水煤浆固硫技术――固硫机理、固硫剂及其助剂等的研究现状做了概述,并对该领域未来的发展趋势作出展望。

关键词:水煤浆 固硫 固硫剂

中图分类号:F407.21 文献标识码:A

文章编号:1004-4914(2011)01-033-02

一、水煤浆固硫的意义及概况

在我国的能源结构中,煤炭占一次能源的75%以上,并且这种能源消费结构在相当长时期内不会发生根本性变化。煤炭燃烧产生的SO2严重的污染着大气,据统计,中国当前的大气污染中,SO2的87%来自于煤的燃烧,酸雨的覆盖面积已占国土面积的1/3,如何清洁高效的利用煤已成为我国能源的首要问题。

水煤浆作为一种前景广阔的代油新燃料,无论从储存、运输,烟尘控制,硫的析出速度,固硫效率等各方面都要优于煤炭,固硫型水煤浆的开发与利用对大气污染的防治具有十分重要的意义。

目前,煤炭固硫技术在国内外已多有报道,水煤浆固硫技术也有越来越多的研究,但多局限于燃烧后的烟气脱硫和燃烧前对煤的净化,这些技术都需要庞大的设备支持,大大增加了煤炭利用成本,实际应用困难,很难得到大范围推广。固硫型水煤浆是在水煤浆中加入一定量的固硫剂,它具有脱硫成本底,运行简单,脱硫效果好等特点。针对石油资源紧张,燃煤污染严重而且运输不便等特点,固硫型水煤浆能否在工业上推广、应用成为亟待解决的问题。

二、水煤浆固硫技术研究现状

水煤浆中由于水的存在及其流变特性的影响,制作脱硫型水煤浆要注意的影响因素也很多,目前,对固硫技术的研究主要集中在水对煤浆的硫析出动态、固硫机理,固硫剂等的研究,燃烧温度、煤粉及添加剂粒度等也有部分研究。

1.固硫机理研究现状。固硫型水煤浆与煤燃烧固硫机理大致相同,因固硫型水煤浆中有水及少量添加剂存在,相对燃烧温度要比煤粉低。

冯云岗等对水煤浆硫析出动态性进行了分析,认为煤中有机硫与无机硫在低温与高温时分为俩个阶段析出,400℃左右有机硫开始析出,在温度达到1000℃无机硫开始析出,在1200℃的炉温下,低温硫能很快析出而高温硫却要加热一段时间后才能分解。

姚强等对水煤浆的燃烧固硫机理作了研究,认为水煤浆燃烧固硫可分为蒸发和结团、挥发分析出及燃烧阶段、焦炭燃烧阶段三个阶段,开始受热阶段水分蒸发,固硫剂颗粒与煤粉形成小的颗粒团,在温度继续升高时CaCO3开始分解,煤中的硫也开始析出生成H2S、少量SO2并于CaO反应形成CaS、CaSO3。最后开始燃烧生成的SO2与CaO反应生成CaSO4。

简单来说水煤浆燃烧固硫原理就是煤燃烧生成的SO2与固硫剂反应生成硫酸盐,达到固硫的目的。

2.固硫剂研究现状。对煤粉来说,选择固硫剂的依据是成本低,来源广,固硫效率高,而在研究水煤浆燃中固硫时,不但要考虑固硫剂的经济适用性,燃烧固硫率,最重要的还要考虑水煤浆的流变特性。目前,国内外采用的水煤浆固硫剂多数为钙基固硫剂,它表现出来的优点就是:来源广泛、价格低廉、固硫效果好。

钙基固硫剂包括有机钙固硫剂与无机钙固硫剂,种类不同对水煤浆性能的影响及固硫效果也有很大差异。在钙基固硫剂对水煤浆性能影响的研究过程中,刘建忠等认为,有机钙对水煤浆的性能影响要远大于无机钙。分子量较小、不易和水结合的物质更易做固硫剂。

唐海香等对CaCO3、CaO、Ca(OH)2三种钙基固硫剂进行了固硫实验对比,研究发现,三种钙基固硫剂固硫效率的次序为CaO 作为钙的同种族元素钡也具有固硫作用,陈占文等对BaCO3、CaCO3两种固硫剂进行了固硫实验,发现BaCO3、与CaCO3都能起到固硫作用,BaCO3固硫效果要优于CaCO3,但考虑到BaCO3的价格昂贵,不适用大量工业应用,CaCO3却原料易得,性价比高。

NaOH高温分解生成的NaO2能与燃烧产物SO2反应,但其固硫产物分解温度低,固硫效果差。霍永春等研究Ca(OH)2与NaOH的对比固硫实验时认为,NaOH在高温下分解为NaO2,NaO2在燃烧过程中升华为气态,容易随烟气流失,当经过管道降温后能一定程度脱去烟气中的硫,但其产物在管壁粘结,容易造成管道堵塞,而且其固硫产物分解温度低,固硫效果差等因素都导致NaOH不宜单独作为固硫剂使用。但是NaOH却可与CaCO3同时使用,做为助剂NaOH可提高CaCO3的固硫效果。

3.固硫助剂研究现状。虽然钙基固硫剂对水煤浆的固硫效果很好,但在高温下(温度>1000℃),固硫产物CaSO4开始分解重新生成SO2,致使固硫效果明显下降,为了增强在高温下的固硫效果,在水煤浆中加入一定量的固硫助剂,可以有效提高水煤浆的固硫效果。

对固硫型水煤浆中加入Al2O3、Fe2O3、TiO2等金属氧化物进行了实验研究,发现不同金属氧化物对水煤浆的固硫效果有着不同程度的影响,三种物质对水煤浆固硫都具有促进作用,通过对其灰渣的分析,其促进机理为,在燃烧过程中,非晶态物相增多,高温熔融后包裹在固硫产物CaSO4的表面,降低CaSO4分解速率,同时对SO2的逸出起到抑制作用。对于金属氧化物的加入量,一般为固硫剂CaCO3的1/10左右,不同助剂的最佳加入量有所不同,两种或多种金属氧化物的复配能起到更好的固硫效果。

除此之外,在水煤浆固硫效率影响方面学者们也做了研究,发现硫分、燃烧温度、钙硫比等因素对固硫效果也起到一定的影响。

三、水煤浆固硫应用现状及存在问题分析

虽然水煤浆燃烧固硫技术在试验中被大量的研究,但在工业上却没有得到广泛的应用,2000年2月,我国第一台固硫型水煤浆示范锅炉在北京燕山石油化工(集团)有限公司动力事业部第三热电站点火成功,该锅炉在燃烧过程中固硫率高达98.5,产出的灰渣还可以用于砖和水泥的制造,完全达到环保要求,而且燃烧费用比燃烧油渣每天节约3.36万元左右,经济效益高。

从此示范来看,固硫型水煤浆适于在工业上应用,但在随后的几年时间固硫型水煤浆在工业上的应用却很少报道,分析其未能在工业上广泛应用原因,一是人们的环保意识不够高,目前,我国处于一个快速发展的阶段,但是人们在环保方面的思想觉悟和道德水平跟不上时代发展的步伐,“先污染后治理”的思想制约着我国民的环保理念,另一方面,我国的环保政策及环保宣传的实施力度也不够大,不能够加深人们对清洁生产的认识。但最重要的还是我国的固硫技术不够成熟,虽然现在国内研究较多,但多局限于实验室阶段,对实际应用中的许多因素考虑不够周全,致使在工业应用中出现的问题较多,而得不到普及。

四、结论与展望

水煤浆固硫技术走过了10多年的发展历程,学者们对固硫剂及固硫剂的复配做了大量的研究,但在技术上仍有欠缺,高温条件下固硫产物的分解对固硫效率有很大的影响。固硫剂的加入对水。

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