型煤固硫添加剂对固硫剂固硫效率的影响

煤炭加工与综合利用40COAL PROCESSING & COMPREHENSIVE UTILZATIONNo.6, 2009型煤固硫添加剂对固硫剂固硫效率的影响李雪，徐东耀，孙峥(中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院，北京10083)摘要:论述了实验室中固硫剂固硫率的测定方法，试验研究了Ca/S对不同煤样固硫宰的影响，并对以Ca (0H)2为固硫吸收剂，Mg, Si, Al氧化物为固硫添加剂的型煤在高温燃烧过程中的固硫效果进行了研究，通过正交试验确定出最好的添加剂比例。关键词:型煤;固硫剂;添加剂;正交试验;研究中图分类号: TQ53文献标识码: A文章编号: 1005-8397 (2009 )06-0040-03对于用于燃烧的煤炭，可以把钙系化合物加待温度稳定后，计时，15min 后取出。冷却后,人到煤中制成型煤，使大部分硫在煤燃烧后残留准确称取其重量，然后将灰渣放人50mL烧杯中,在煤渣中，这是解决燃煤对大气污染的有效方法加入0.5~1mL乙醇润湿，加人盐酸50mL,盖上之一。钙系化合物包括石灰石(主要成份为表面皿，摇匀,在电炉上加热，微沸30min。稍CaCO3)、生石灰(主要成份是CaO)和熟石灰(主.冷后，先用倾泻法通过致密的慢速定性滤纸过要成份是Ca(0H)2),它们被用作固硫剂时,滤，用热水冲洗煤灰数次，然后将煤灰全部转移称为钙系固硫剂。采用钙系固硫剂成本低，在简到滤纸上，并用热水洗到无铁离子为止。若滤液化净化操作过程达到固硫效果的同时,还能提高呈黄色，则需再加人约1g锌粉，微热使黄色消煤的热利用率，从而受到了人们的普遍关注。钙失后再过滤，用水洗到无氯离子为止。向滤液中系化合物来源广、价格低廉，广泛应用于煤燃烧加2~3滴甲基橙指示剂，用氨水中和至微碱性,过程中的固硫。前人在实际工作中发现，往固硫再加盐酸调至溶液成微酸性,过量2mL,加热到吸收剂中加入少许碱金属化合物，能大大改善其沸腾，在不断搅拌下滴加10%氯化钡溶液10mL,脱硫效率。因此往固硫剂中加入有效且廉价易得放置过夜，用致密慢速定量滤纸过滤，并用热水的固硫添加剂是一-项重要的研究工作。洗到无氯离子为止(用硝酸银溶液检验)。将沉淀物连同滤纸移人已知质量的瓷坩埚中,先在低温1实验方法下灰化滤纸，然后在温度为800 ~ 850C的马弗炉固硫率的测定采用化学法，根据灰渣中的硫中灼烧40min。取出坩埚,在空气中稍稍冷却后,酸钙难溶于水，但易溶于盐酸，而硫酸盐矿物不放人干燥器中冷却至室温，称量。溶于盐酸的原理，把灰渣中的硫酸盐全部转化成对每- -批试剂应进行空白测定，取二次测定沉淀物，称其重量,即可计算固硫率。值的算术平均值作为空白值。称取200目以下原煤与不同的主固硫剂、固实验测定结果按式(1)计算:硫添加剂，用研钵研磨均匀,准确称取煤样1土s. . = (m-m) x0.1374x 100(1)0.1g分别放人两个瓷舟中，将两瓷舟同时放人已m升温到10009的管式炉炉管中，同时通人空气，式中: s..-空气干燥煤样中硫酸盐硫含量,%;凹质量，B;收稿日期: 20909.28中国煤化工!质量，g;作者简介:李雪(1982-), 女,北京人，中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院200级在读硕士研究生,电话:FYHcNMHG为硫的系数;13683242159。m-煤样质量， go2009年第6期李雪，等;型煤固硫添加剂对固硫剂固硫效率的影响412煤样的选择4固硫添加剂的正交试验结果选用山西某煤矿的3种煤样进行试验。经分在高温固硫过程中,钙系固硫剂本身固硫率析, 3种煤的硫分分别为0.627%， 1.08%，偏低，需要较高的钙硫比，即加入较多的固硫2.06%，代表了低、中、高硫分煤。根据硫分测剂，这样会导致燃煤的灰熔点降低;在有些情况定结果，结合所采用的实验方法以及实验所用的下，灰熔点的降低会导致锅炉燃烧工况的恶化，药品和仪器性能，确定固硫剂为200目以下的.用户无法使用固硫剂，因此无法达到固硫目的。Ca(OH)2, Ca/S为1.5, 温度为1000%。在这三另外钙系固硫剂加入量过多，会导致燃煤外观呈种煤中加入固硫添加剂，研究其固硫效果。现灰白色，引起用户顾虑。因此必须提高其固硫效率,降低实际用量。这就使固硫添加剂的研究3 Ca/S 对固硫率的影响成为必要，固硫添加剂的加入能改善主固硫剂由于Ca/S的大小不仅是影响固硫效果的关Ca(0H)2的固硫能力，在- -定程度上提高了固键因素,而且直接影响到原煤的发热量。因此，硫率,有时甚至能大范围的改变固硫率。研究固在不同Ca/S值条件下进行实验，测定固硫率，硫添加剂的作用，首先要通过正交实验分析各添.实验结果如图1、图2和图3所示。由图中可以加剂对固硫效果的影响(见表1 ~6)。看出，1 号煤在Ca/S为2时，固硫率达到最高，本实验使用主固硫剂Ca( 0H)2，固硫添加剂2号煤的固硫率随着Ca/S的增加而增加，3号煤采用Mg(A)、Si(B)、Al(C)。为研究它们的交在Ca/S为1.5时固硫率最低。虽然提高Ca/S会互作用，选用L16(45 )正交表来设计试验。增加固硫率，但增大Ca/S不但增大了固硫剂的表11 号煤L16(4)正交试验结果消耗量,提高了成本，降低了煤炭的发热量，而2且增加了烟气中飞灰的含量，从而导致锅炉尾部因素实验结果实验154.78受热面及除尘系统出现许多新的问题。实验21256. 42.实验357. 17853.92实验5253.7351.1元52. 9120-实验8257.19实验9.58. 89Ca/S.实验10 351.01 .图1 Ca/S对固硫率的影响(1号煤)实验1158.00实验12 361. 32实验13 457. 65100实验14.58.15实验1557.32实验16.57.431均值1 55.573 56.262 55.328 56.7777 55.075均值253.733 54.157 57.197 57.315 56. 413均值357.305 56.350 57.837 54.835 56. 810图2 Ca/S 对固硫率的影响(2号煤)均值457.625 57.465 53.873 55.308 55. 938.极差3.892_ 3.3083.964 2.480_ 1.735040}分析正交实验结果表明，Mg, Si, Al各因素对1十小为: Al> Mg>0.5 1.0 52.0 25 3.0Si中国煤化工不显著，Al因素影:H. CN MHG A4B4C3为最佳圉3 Ca/S 对固硫率的影响(3号煤)配比条件。42煤炭加工与综合利用2009年第6期表21号煤Ln6(45)正交试验结果方差分析结果表53号煤L6(4' )正交试验结果因素偏差平方和自由度FEF临界值显著性所在列实验结果38. 6170. 0844. 76047.4122. 875 .0. 0504.760实验2149.139. 1000.08551. 63误差920 2549. 19实验5:50.9表3 2号煤L2s{4 )正交试验结果实验650. 193实验749.97因素C实验8248.03实验149.95 .实验951. 48实验10 349.4 .实验2249. 46实验1150. 75实验355.42实验1251. 98实验453.7749.71实验551. 7845. 16实验1447.88实验1550.7249.27实验1656.76实验845.54均值1 49.332 49.875 51.277 49.310 48. 89049.79 .均值2 49.773 49.142 50.675 49.398 51.827实验1047.84 .均值3 50.902 50.767 49.755 52.172 50.87749.34均值4 51.267 51.490 49.568 50.395 49. 68044.444实验1357.47极差1.935 2.348 1.709 2.862_ 2.93751.5145.62表63号煤L2o(4)正交试验结果方差分析结果实验16 449.06因素偏差平方和 自由度F比F临界值显著性均值1 52.150 52.248 48.377 48.792 47.23810. 0480.024均值2 47.938 48.492 47.825 50.453 49. 395B12. 6150.030均值3 47.852 49.913 50.565 51.025 50. 622c7.7130. 018均值4 50.915 48.203 52.087 48.585 51. 600846. 49极差4.298 4.045 4.262 2.440 4.362表4 2号煤L6(4*)正交试验结果方差分析结果5.结语因素偏差平方和自由度F比F临界值 显著性因Ca(OH)2具有-定的优越性，所以型煤s..9910.131燃烧选择Ca( 0H)2作为实验用主固硫剂。综合40. 9390.09646. 8490.110考虑固硫剂的加人量对燃煤发热量以及固硫率的855. 44影响，由实验数据知，CavS取1.5固定后，由正交实验中得出各添加剂对主固硫剂的影响，确分析正交实验结果表明，Mg， Si, Al各因素定添加剂的种类主要是Al, Si, Mg。对2号煤的固硫率影响因素大小为: Mg> Al >Si,其中Al、Si两个因素影响不显著，Mg 因素参考文献:影响显著,在实验范围内，确定A1BIC4为最佳1] 王方层燃炉的理想燃料-型煤[J]. 煤炭加工与综配比条件。合利用，1985(1): 50-57.分析正交实验结果表明，Mg, Si, Al各因素[2] 李峰.山东省二氧化硫排放总量的预测模型[]环境科学研究，1995(6): 49-51. .对3号煤固硫率影响因素大小为: Si> Mg> Al,[3]中国煤化工. Wet 煤中黄铁矿及其中Mg、Al两个因素影响不显著，Si 因素影响, 192<1); 90-94.显著。在实验范围内，确定A4B4C1为最佳配比[4MHC N M H G粉固磽燃烧的动力学条件。研兖[J].环境科学学报，2005, 25(8): 1004 -1010.