PDF《促燃脱硫剂对煤炭清洁燃烧的功效及机理分析*》

2 改善煤炭燃烧性能 在不同煤种中, 分别添加了CCS 剂(1. 5% ) , 测试它们在燃烧过程中的放热焓随时 间的变化( 即DTA) 曲线, 并将它们汇合在同一 坐标纸上对比, 从图 2( a) 、 ( b) 可清楚看到, CCS 剂能使煤炭在燃烧速度、 放热强度、 放热 峰的温度区间、 放热峰面积大小( 严格控制实验 条件下, 可衡量放热焓的大小) 等燃烧性能方面 都发生很大改变 . 图2CCS 剂对不同煤种燃烧曲线的影响 从图 2( a) 可见, 在太西煤燃烧时, 初始放 热速度平缓, 且到 400℃~500℃温度区间内 放热基本停滞, 到600℃左右才形成一个较大 的放热峰, 表明此时煤才激烈燃烧 . 而添加 CCS 剂的煤燃烧放热情况则大不同相: 初始 升温速度就比原煤快, 且恰恰在原煤停滞燃烧 的温度区间, 其速度加快, 燃烬温度提前, 放热 峰面积增大, 有效放热量提高, 从而使煤炭的 有效利用率得到提高( 表1) . 工业对比试验 表1CCS 剂对不同煤种燃烧性能的影响 煤种 着火温度/℃ 原煤 添加 CCS 1. 5% 燃烬温度/ ℃ 原煤 添加 CC S 1. 5% 大同混煤

480 440

800 750 锦州煤

520 490

700 680 太西煤

560 510

830 790 永安煤

624 560

840 780 表明, 它能提高锅炉热效率 10% 左右, 节煤 10%~25% 左右 . 并大大改善了燃烧工况, 炉 渣含炭量下降 5% ~15%. 图3燃烧烟气中 CO 含量随温度变化 2.

3 减少烟气中CO 的排放 用燃烧-色谱联用实验装置[ 5] 来采集和分 析煤炭燃烧过程排放的烟气中 CO 的含量( 见图3) .

41 5 期环境科学图3表明, 添加 1. 5%CCS 剂后, 烟气中 的CO 排放浓度明显降低 . 工业炉窑应用证 实, 不仅排烟中的 CO 浓度明显下降, 还能使 烟气黑度( 林格曼) 下降 1~2 级.2.

4 减少烟气中 SO2 的排放 目前广泛使用的脱硫剂大都是以石灰石 为主, 它有取材易成本低的优势, 缺点是用量 大且阻燃 . CCS 催化促燃脱硫剂既能改善煤 炭的燃烧特性又有较好的固硫效果 . 在太西 和宜宾煤各半的混煤( S = 1. 74%) 中, 添加 1% ~5%的CCS 剂, 测定固硫率( 见表 2) . 表2CCS 剂对固硫率的影响( 900℃) / % 煤中脱硫剂含量

1 2

3 4

5 固硫率

28 36

42 48

52 3 燃煤促燃脱硫剂的节能、 固硫机理分析 ( 1) 燃煤促燃脱硫剂能大大改善燃烧小环 境, 强化煤炭的氧化作用 . 因其中的某些氧化 剂能在升温加热过程中随温度变化分层次放 出新生态氧气, 围绕在煤粒周围和煤粒微孔 中, 因此大大改善了燃烬条件并强化了燃烧强 度.(2) 燃煤促燃脱硫剂中某些金属离子, 能 与煤中的腐蚀酸盐发生阳离子交换, 生成易着 火的腐蚀酸盐( 着火温度在 200℃左右) [ 5] , 降 低了煤的着火温度 . ( 3) 触煤燃烧作用: 燃煤促燃脱硫剂中某 些过渡金属离子, 由于它们具有" d 穴" 空轨 道, 能接收 O

2、 CO 分子中的孤对电子而产生 化学吸附, 使O2 、 CO 分子活化, 促进了 O

2、 CO 的氧化反应 . ( 4) 燃煤促燃脱硫剂能增加煤的挥发份的 逸出量[ 6] : 某些物质( 如NaCl 等) 对煤的热解 中有机物的裂解起催化作用, 使同温度下挥发 份析出量明显增加 . 笔者也测得了 CuCl2 促 使太西煤在不同温度下的挥发份逸出量显著 增加的实验结果[ 2] , 使着火温度下降, 达到了 促燃的目的 . ( 5) 燃煤促燃脱硫剂在煤炭燃烧过程中发 生的某些物理和化学过程, 可达到翻炒煤层, 促使包裹在内的炭粒得到充分燃烧, 减少了炉 渣含碳量 . ( 6) 燃煤促燃脱硫剂在燃烧反应中生成的 金属氧化物, 可以与 SO2 生成硫酸盐, 而降低 了SO2 排放 . 同时通过催化作用提高了新生 成的金属氧化物以及煤渣中的可吸收 SO2 生 成硫酸盐的氧化物的脱硫活性, 从而提高了固 硫率 . 参考文献1武增华, 许玲 . 催化剂对煤着火特性影响规 律的计算机 辅助研究( Ⅰ) . 计算机与应用化学 , 1996, 13( 4) :