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高硫强粘结性煤高温热解脱硫的研究

时间:2016-1-13 16:39:00   来源:中国脱硫设备网   添加人:admin

  高硫煤在炼焦、动力等方面的应用受到限制,强粘结性煤在热解过程中易结块致使难以用固定床等一般的热解工艺进行转化,而山东省的煤炭资源中70%的煤为高硫强粘结性煤。

  农作物秸秆稻壳、林业加工残余物、制糖业蔗渣、造纸业蔗髓、厨余、动物粪便等生物质资源非常丰富,我国的生物质年产量约10亿t,生物质的硫、氮、灰分都较低,燃烧后产生的CO2可被植物吸收,循环利用,CO2的净排放量可视为零,故可称之为“绿色能源”,但是其能量密度低,不便于储存和运输,直接燃烧热效率低。

  回转炉内强粘结性煤与生物质共热解时,物料的翻动和生物质在煤粒之间的间隔作用,能阻止煤粒之间粘结,得到粒状焦炭、低热值煤气和少量油,采用较高的热解温度,能有效地脱除硫和氮,从而洁净、高效地综合利用高硫强粘结性煤和生物质资源。

  1实验部分1.1实验样品实验用兖州气煤、新汶气肥煤、枣庄肥煤临沂1/3焦煤中梁山焦煤五种高硫强粘结性煤及玉米秸生物质的分析数据见表1.表1实验样品的分析数据山东省青年基金资助项目(Q98B06122)济南市科技明星计划(98117)资助项目。

  1)博士、副教授;2)讲师,山东矿业学院济南分院化工系,250031济南1.2实验方法回转炉热解实验装置见。煤样破碎到粒度3.0mm,生物质破碎到长度<煤与生物质按质量比1:1混合,取100g放入无倾角间歇操作的内热式回转炉内,炉体转速为3r/min,加热采用内热式,用燃气燃烧产生的高温烟气作热载体,加热速度为25°C/minr35°C/min,加热到预定温度后用氮气进行冷却,气体产物经冷凝冷却分离为煤气、油和水。

  回转炉热解实验装置忽略生物质硫分、煤与生物质的质量比为1:1的情况下,煤中的无机硫脱除率SRino和有机硫脱除率煤与生物质的脱氮率NR,可根据煤生物质和焦炭的无机硫含量Soalino,d,Schar,ino,d,有机硫含焦炭产率Yha控下式计算:2结果与讨论21焦炭产率不同热解温度下的焦炭产率见。

  1000°C,少量挥发物析出,焦炭产率降低;1 200°C左右,焦炭与高温烟气中CO2和:ftO气化反应较显著,焦炭产率明显降低;1400°C~1600°C,焦炭颗粒表面的灰层对CO2和BO向颗粒内扩散的阻力增大,减弱气化反应,焦炭产率降幅减小。

  热解温度和煤化度对焦炭产率的影响硫以硫铁矿硫为主,另外还有少量硫酸盐硫等,有机硫包括硫醇硫醚等脂肪硫和噻吩硫等杂环硫。煤热解过程中,硫铁矿硫和脂肪硫易于分解脱除,杂环硫难以脱除。31温度和煤化度对煤中无机硫脱除率的影响见第46页(a),800°C硫铁矿虽然已分解生成FeS1+x,但脱硫率较低,无机硫脱除率仅25% ~45%,1200°C左右脱硫率明显增大,1机硫脱除率达93%~98%.煤中有机硫脱除率的变化见第46页(b),随着煤化度的增高,含硫杂环的缩合度增大,脱除有机硫的难度增大,脱硫率降低;1 200°C左右焦炭与高温烟气中的CO2和BO发生显著的气化反应,其中的硫较易于发生反应,使有机硫脱除率明显增大;更高温度下,随着气化反应程度的增大,焦炭颗粒表面的灰层加厚,灰层阻碍CO2和:ftO气体向颗粒内扩散,减弱气化反应,脱硫率增幅减小,1600C有机硫脱除率达80%~95%.焦炭硫分的变化见第46页(c),1600°C焦炭硫分降至0. 2.3热解脱氮温度和煤化度对煤与生物质共热解生成的焦炭的氮含量的影响见第46页(d),随着煤化度的增高,脱氮率降低;800°C焦炭的氮含量与原料的相近,1200°C时大幅度降低,1 600°C时降至0. 3结论1200°C左右焦炭中的硫与高温烟气中的CO2和:ftO反应较显著,使脱硫率明显提高。

  有效地从中脱硫脱氮,1 600C煤中的无机硫脱除率达93%~98%,有机硫脱除率达80%~随着煤化度的增高,含硫和氮杂环的缩合度增大,致使脱硫和脱氮率降低。

  煤和生物质经高温热解及部分气化反应能