CFB燃烧低热值煤时硫的转化

摘要

我国是产煤大国，在煤炭的开采、洗选过程中会产生大量的附属品——低热值煤。我国对低热值煤的利用能力不足，造成其大量堆积，对环境、土地资源利用都很不利。对热值较高的低热值煤，掺烧发电是一种非常经济的手段。循环流化床锅炉以其燃料适应性广的优点，成为燃用、掺烧低热值煤的最佳方案。随着环评指标的日渐严格，脱硫成为了电站锅炉必备的一步。因此掌握CFB条件下，低热值煤种S的转化规律具有很高的现实意义。为了探究S元素的转化机理，本文采用了HSC Chemistry热力学平衡计算软件进行了研究。结果表明:
　　氧化性气氛下，低温下S元素主要转化成碱性金属硫酸盐和少部分SO3，高温下，硫酸盐分解，S元素主要以SO2气体形式存在。1100K左右，CaSO4和MgSO4开始分解，1300K左右，Na2SO4和K2SO4开始分解。同时伴以SO2的快速增加。
　　还原性气氛下，S元素主要转化成气态的H2S和COS，以及固相的铁硫化物(主要是Fe0.877S和FeS，记为FeSx)。1100～1200K左右，FeSx含量达到峰值，同时H2S达到谷值。煤中的Fe2O3对H2S和FeSx的含量有很大影响，Fe2O3的增加导致低温下H2S骤降，且H2S曲线的“谷”变大。还原性气氛强度也会影响S的转化，随着气氛的还原性减弱，FeSx减少，H2S曲线的“谷”逐渐消失，并且高温下产生越来越多的SO2。
　　钙基固硫在CFB锅炉运行实际中非常普遍。氧化性气氛下，温度小于1000K时，钙硫比的增加可以大大抑制SO2的释放，将S以CaSO4形式固定下来;温度大于1000K时，随着温度升高，该抑制作用逐渐减弱。还原性气氛下，没有CaS生成，这是因为本研究使用的煤种含有大量SiO2和Al2O3，二者会与CaO发生反应，抑制CaS的生成。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 煤中硫的存在形式

1．3 燃煤中硫的转化研究现状

1．3．1 O2／CO2气氛下S的转化

1．3．2 氧化还原气氛对S的转化的影响

1．3．3 高温下的固硫物相研究

1．3．4 不同添加剂对S转化的影响

1．4 课题研究内容

第2章 热力学平衡分析模型

2．1 热力学平衡分析

2．2 煤的简化模型

2．3 模型的实验验证

2．3．1 实验台介绍

2．3．2 数据记录与处理方法

2．3．3 实验结果

2．4 模型的文献验证

2．5 验证结果

2．6 本章小结

第3章 氧化性气氛下硫的转化

3．1 含硫物相的分布规律

3．1．1 气相含硫物质的分布

3．1．2 碱土金属硫酸盐的转化

3．1．3 碱金属硫酸盐的转化

3．2 钙硫比对SO2释放的影响

3．3 本章小结

第4章 还原性气氛下硫的转化

4．1 含硫物相的分布规律

4．1．1 气相含硫物质的分布

4．1．2 铁硫化物的转化

4．1．3 CaS的分布

4．2 钙硫比对H2S释放的影响

4．3 铁氧化物的影响

4．4．1 气氛还原性强弱的表征

4．4．2 O／C比对H2S释放的影响

4．5 本章小结

第5章 结论和展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢