高硫煤SO3生成特性研究

摘要

目前，国内电站污染物研究方面，对于SO3生成状况研究较少。考虑到锅炉运行时，SO3在烟气流动过程中有一定的生成，且烟气中大量携带的飞灰也会对SO3的生成有明显的影响，因此研究飞灰对SO3生成的影响具有现实意义。尤其是在燃用高硫煤情况下，烟气中生成的SO3浓度更高，造成的锅炉设备腐蚀和空预器堵塞问题极为严重。
　　本文选取六种不同硫含量煤粉，通过工业分析，元素分析，灰成分分析，结合XRD和定硫仪硫析出电解曲线，研究不同种煤粉的性质和硫份析出特性。结合相关计算方式，确定每种煤粉在炉内燃烧时，产生的理论SO2浓度。通过SO2-SO3转化实验，研究不同煤灰SO3生成状况，以及硫酸盐组分对SO3生成影响。
　　通过定硫仪测量煤粉及煤灰硫分数据发现，对于同一种煤粉，0-500℃是硫分析出的主要温度区间，900-1200℃析出的硫分要高于500-900℃温度段。通过XRD实验研发现，在2θ=25.5°处出现的Na2SO4的峰在900℃下消失了。因此，部分硫酸盐在中高温下会与灰中其他物质结合，形成复杂的硫酸盐化合物。
　　通过SO3生成实验发现，各煤灰SO3生成浓度均呈现随温度升高而增加的趋势，同时与煤种预估SO2浓度有密切关系。将SO2浓度和氧量浓度作为变量，进行实验研究发现:随着SO2浓度的增加，SO3的生成浓度逐渐增加，SO3生成率则逐渐降低。当氧量低于5％时，氧浓度对8O3生成率影响较大，当氧量高于5％，8O3生成率趋于稳定，降低氧量对SO3生成有重要的抑制作用。
　　飞灰中添加MgSO4和CaSO4与不添加硫酸盐相比，其SO3生成率和生成量略有下降。MgSO4与CaSO4均会与灰中的Fe2O3发生反应，生成复杂的无机矿物质，降低了铁系氧化物含量，导致转化率降低。添加K2SO4、Na2SO4后，由于在高温区间里，K2SO4和Na2SO4与飞灰中的某些化合物结合生成了较为复杂的复合硫酸盐，SO3的生成量和生成率均有所升高。添加复合硫酸盐NaFe(SO4)2与KFe(SO4)2后，SO3生成量随着温度变化的趋势发生了明显变化。

目录

声明

摘要

1．1 高硫煤

1．2 煤中硫的分析方法

1．3 SO3生成及危害

1．4 SO2／SO3研究现状

1．5 本文研究内容

第2章 煤种煤质分析

2．1 煤质分析方法

2．1．1 煤的工业分析

2．1．2 煤的元素分析

2．1．3 灰熔点灰成分分析

2．2 煤质分析结果

2．2．1 煤的工业分析

2．2．2 煤的元素分析

2．2．3 灰熔点及灰成分

2．3 SO2生成预测

2．4 小结

第3章 煤中硫份分布与析出

3．1 硫份分析方法

3．1．1 定硫仪

3．1．2 XRD

3．2 煤粉硫份析出

3．2．1 煤中硫份含量

3．2．2 煤粉硫份及析出过程

3．2．3 煤灰中硫的赋存形态

3．3 高硫煤SO3的生成

3．3．1 试验方法

3．3．2 不同煤种灰对SO3的生成影响

3．3．3 外因对SO3的生成影响

3．4 小结

第4章 硫酸盐对SO3生成影响

4．1．1 硫酸盐含量

4．1．2 常见硫酸盐

4．2 硫酸盐对SO3生成影响

4．3 小结

第5章 结论与展望

5．1 本文研究成果与结论

5．2 创新点

5．3 未来工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢