褐煤流化燃烧过程中石灰石脱硫机理研究

采用2种石灰石对4种褐煤煤样在流化床中进行脱硫燃烧实验,发现石灰石的脱硫能力与其中CaO的含量没有直接关系,而是受到CaO与灰中氧化物反应的影响,因此在脱硫时应根据煤的性质科学选择石灰石的粒径,减少其中氧化物的含量。     

循环流化床锅炉炉内喷钙脱硫的问题及处理

1 CFB锅炉的脱硫原理理论上,通过向炉内直接添加石灰石粉固硫来控制SO2排放是循环流化床(CFB)锅炉最适宜的脱硫方法。炉内喷钙脱硫具有初始投资低、运行成本低、燃烧与脱硫同时进行、没有副产品和二次污染、操作简易、管理方便等优点。投入炉内的石灰石在高温条件下煅烧发生分解反应生成氧化钙,然后在炉内850℃温度下,CaO、SO2和O2反应生成CaSO4,相关的化学反应方     

不同养护条件下掺循环流化床固硫灰硬化水泥浆的膨胀性能

为探讨掺循环流化床固硫灰(简称固硫灰)硬化水泥浆的体积变化规律,将固硫灰以不同质量取代水泥制备水泥浆试件,结合扫描电子显微镜、压汞仪、X射线衍射仪及TG-DSC同步热分析仪分析了固硫灰及试件的微观形貌、矿物组成和热效应,对三种养护条件下试件的体积膨胀性能进行了试验研究。结果表明:固硫灰的掺入能显著提高浆体标稠用水量,固硫灰掺量80%(质量分数,下同)的浆体标稠用水量是基准组的1.6倍;封闭养护时,硬化浆体体积随固硫灰掺量的增加由收缩(掺量低于40%)变为膨胀(掺量高于60%),且收缩率高于基准组;相较于封闭养护,标准养护使硬化浆体内部水化更充分,大毛细孔含量减少,微观结构更密实,硬化浆体体积膨胀,固硫灰掺量80%的试件28 d膨胀率最高达0.42%;空气养护的试件体积均呈收缩趋势,80%固硫灰掺量的试件水灰比较大,但干燥引起的收缩变形高于膨胀产物产生的膨胀变形。     

循环流化床脱硫灰用于水泥生产的研究

褐煤作燃料热电厂产生的循环流化床脱硫灰应用于我公司2 500 t/d新型干法窑生产线水泥生产,由于褐煤中全硫含量偏高且波动大,由此致使脱硫过程中脱硫剂比例变化波动也大,将熟料、矿渣、脱硫灰分别用小磨粉磨后进行试验,在试验基础上,除了对该脱硫灰超细粉磨外,同时必须要解决脱硫灰的均化和f-CaO消解问题,通过技术改造使系统设备、工艺更加适合采用脱硫灰复掺技术。     

石灰石特性对1MW循环流化床SO_2排放影响的试验研究

为实现石灰石在循环流化床锅炉炉内脱硫过程的高效利用,在1 MW循环流化床试验平台中,考察了石灰石给料方式、粒径、Ca/S摩尔比对脱硫效果的影响;试验结果表明,细颗粒石灰石A的脱硫效率仅为67.4%,远低于粗颗粒石灰石B的96.6%,但继续增大石灰石粒径,则脱硫效率开始下降,适宜的石灰石粒度范围可以显著提高脱硫效率;Ca/S摩尔比从1.7增至2.5的过程中,脱硫效果提升接近一倍,但继续增至3,则脱硫效果基本不变;通过选择合适的石灰石粒径及Ca/S摩尔比,可将SO_2平均排放浓度降至39.3 mg/m~3,有望最终实现"超低排放"的目标。     

复合矿化固硫剂CFB炉内脱硫试验研究

为了提高炉内脱硫效率,降低电厂烟气SO_2排放浓度,利用电厂排出的灰渣。研制出一种复合矿化固硫剂,在原有石灰石脱硫剂的基础上,增加了Al_2O_3、CaF_2、Fe_2O_3等催化剂,并在465 t/h CFB锅炉上进行试验研究。采用炉内不添加脱硫剂、石灰石作为脱硫剂、添加复合矿化固硫剂等3种方案,并进行比较分析。结果表明,针对煤样JY,添加石灰石和复合矿化固硫剂均可降低烟气中的SO_2含量,当钙硫比大于2.5时,添加复合矿化固硫剂可达到超低排放要求,而添加石灰石不能达到超低排放要求;复合矿化固硫剂添加量为5%时,脱硫效率达95%以上,并降低锅炉煤耗5%左右,且灰渣改性生成了水硬性胶凝材料。因此,该复合矿化固硫剂能满足电厂脱硫要求,产生的灰渣被水泥厂利用生产合格的特种水泥,达到资源综合利用的目的。     

循环流化床锅炉固硫灰与煤粉锅炉粉煤灰的比较研究

采用扫描电镜、X射线衍射等方法对循环流化床锅炉固硫灰（CFB灰）和煤粉锅炉粉煤灰（PC灰）的物理性能、化学成分、矿物组成、活性和水化膨胀性能等方面进行比较研究。结果表明固硫灰的颗粒表面比粉煤灰疏松,需水量约为粉煤灰的2倍;相比PC灰,CFB灰有较高的CaO和SO3含量,且不含莫来石。CFB灰的火山灰活性明显高于PC灰,且具有自硬性,产生的膨胀也高于粉煤灰。     

黑液水煤浆燃烧固硫特性及机理

为了解黑液水煤浆自身固硫特性及机理,采用热天平、试验炉和工业炉燃烧运行实验,定性定量比较了黑液浆与制浆原煤燃烧烟气SO₂排放特性,并通过对炉内典型燃烧灰样的能谱、电子探针和X射线衍射分析,对黑液浆燃烧固硫机理进行了深入研究。结果表明,与燃煤Ca基固硫机理不同的是,NaOH和Na₂CO₃是两种最主要的固硫剂,黑液浆燃烧产生的SO₂绝大部分被NaOH所吸收而固定在灰渣中,Na₂CO₃在炉内高温环境下经历的硫酸盐化过程也能吸收烟气中部分硫氧化物,固硫物相在灰渣中主要以无水芒硝、硫酸钠、钾芒硝的形态存在。     

石灰石固硫反应模型

在燃烧固硫试验系统和LCT－2型热天平上对石灰石固硫反应特性进行了试验研究．建立了石灰石煅烧与固硫反应同时进行时的数学模型,并通过试验结果的计算机处理,得到CO_2通过固硫剂颗粒的扩散系数D_(co_2)与传质系数a_(co_2).模型的合理性通过理论计算与试验结果的比较得到了验证．     

半干法脱硫灰生产蒸压砖中试试验研究

为了解决半干法脱硫灰难以利用的问题,用脱硫灰、炉渣和CaO进行了蒸压砖生产的中试试验研究。研究表明：生产强度等级为MU20的脱硫灰蒸压砖,脱硫灰的掺量可控制在50%左右,CaO的掺量控制在10%左右。蒸压过程中形成的水化硅酸钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙等矿物有利于增强蒸压砖强度。     

循环流化床锅炉内石灰石同时煅烧/硫化反应模型研究

循环流化床锅炉内石灰石分解、脱硫发生的是同时煅烧/硫化反应。建立了石灰石同时煅烧/硫化反应的随机孔模型,综合考虑石灰石的分解、烧结和硫化,且CaO硫化反应基于CaSO_4产物层固态离子扩散模式。模型计算结果与实验测试结果吻合良好,并采用该模型研究了同时煅烧/硫化反应的特性。石灰石的同时煅烧/硫化反应包含连续的质量下降阶段和质量上升阶段,且质量最低点随着SO_2浓度的增加而升高。石灰石颗粒的煅烧反应发生在颗粒的壳层内,煅烧反应更符合区域反应模型而不是均相反应或缩核反应模型。煅烧环境中的SO_2与CaO层反应生成CaSO_4,导致CaO层内孔径和孔隙率减小,CO_2外扩散阻力增大,从而导致煅烧反应减慢。颗粒硫化反应速度随时间减慢,主要是颗粒内SO_2耗尽导致的,颗粒外层不断积累的CaSO_4减小了SO_2扩散通道,增加了SO_2孔内扩散阻力,使颗粒内SO_2耗尽区不断增大,颗粒的硫化反应速度不断下降。     

CFB脱硫灰渣用作水泥混合材的研究

CFB脱硫灰渣是循环流化床锅炉采用脱硫工艺后所得的副产物。针对CFB脱硫灰渣的资源化利用开展将其用作水泥混合材的试验研究,分析灰渣的适宜掺量和主要影响机理。研究表明:CFB脱硫灰、渣在化学组成和颗粒组成上都有较大差异。以脱硫灰为混合材,随其在水泥中的掺量增加,浆体凝结速度明显变缓;试样早强发挥较慢,但28 d强度都能赶上空白对照样的相应强度值,脱硫灰在水泥中最优掺入量为20%左右。将磨细脱硫渣作为水泥混合材,随其掺量增加,试样标准稠度需水量亦呈增大趋势,对水泥凝结时间的影响规律也与脱硫灰相似;水泥早期强度随脱硫渣增加而有所降低,但对28 d强度发展没有明显的不利影响。脱硫渣除可作为混合材外,还能替代部分缓凝石膏,其最大合理掺量为10%左右。     

石灰石在煤燃烧过程中固硫反应机理研究进展

对石灰石在煤燃烧过程中固硫反应的机理和模型研究进展进行了较为详细的评述,指出碳酸钙的硫酸化作用主要有四种不同的机理,并且提出了若干石灰石炉内脱硫的研究方向。     

脱硫灰中主要组分对石灰石脱硫活性的影响研究

研究脱硫灰中主要组分对石灰石脱硫活性的影响具有重要意义。选择表观溶解速率常数k作为石灰石脱硫活性的评价指标,使用瑞士万通902智能电位滴定仪,分析了脱硫灰中Si O2、Al2O3、Fe2O3、Ca SO3与Mg O等五中组分对石灰石脱硫活性的影响。结果表明,在实验浓度范围内Si O2、Ca SO3、Al2O3等均促进了石灰石的溶解,其对石灰石脱硫活性的影响程度大小顺序为Ca SO3Al2O3Si O2;而Mg O对石灰石的溶解主要起抑制作用;Fe2O3对石灰石脱硫活性的影响与其浓度有关;当脱硫灰与石灰石掺合作脱硫剂时,应综合考虑脱硫灰中各组分的含量及其对石灰石溶出的影响,选择适宜的脱硫灰和石灰石掺合比。     

流化床燃煤固硫灰渣体积稳定性及影响因素研究

采用检测固硫灰渣净浆试件线性膨胀率方法表征其体积稳定性,并对影响因素进行分析。结果显示:固硫灰渣净浆试件的线性膨胀率在14～28d龄期前迅速增加,而后增长幅度明显变缓;固硫灰的膨胀特性明显低于固硫渣;固硫灰渣体积稳定性主要决定于游离氧化钙(CaO)含量而非三氧化硫(SO3)含量。     

利用蛭石增强石灰石对CO2的循环捕集效率

天然石灰石经高温煅烧分解后所得CaO可以作为捕集CO2的吸收剂,用来捕集水泥、煤电等工业烟气中的CO2.但是由于烧结现象导致钙基吸收剂的循环碳酸化率在多次循环之后会发生迅速衰减,基于此,我们提出利用具有天然纳米片层结构的蛭石对石灰石颗粒表面进行修饰改性,以便提高石灰石颗粒的抗烧结能力及其循环捕集CO2的能力.利用TGA以及SEM对蛭石改性的石灰石进行了表征.试验结果表明:蛭石对石灰石改性有效果,当其添加量为1 wt％时,可以使石灰石的第一次循环碳酸化率提高8.21％.     

循环流化床锅炉内石灰石脱硫研究进展

循环流化床（CFB）锅炉是燃用劣质煤的最佳设备，炉内石灰石脱硫具有操作简单、成本低等优势，但也存在脱硫效率不够高、石灰石利用率低等问题，在当前燃煤超净排放的背景下，有必要探索CFB内石灰石高效脱硫的理论和技术。本文综述了近年来石灰石脱硫研究的新进展，包括水蒸气对CaO硫化反应的影响及机理、石灰石同时煅烧硫化反应及模型等；介绍了近年来提出的改善炉内脱硫效果的方法，包括采用小粒径石灰石和吸收剂的活化等。着重介绍了石灰石同时煅烧/硫化反应新概念，阐述了CFB内石灰石可能无法完全热解的现象及原因，以及该反应的研究进展和需要继续开展的工作。介绍了CaO硫化反应模型的研究进展，并提出了石灰石同时煅烧硫化反应的随机孔模型，将石灰石煅烧、烧结和CaO硫化反应同时考虑在内，更精确地描述炉内石灰石反应的过程。指出研究者应重视炉内脱硫的真实反应过程，避免对CFB脱硫过程做过度简化，否则研究结论很难反映炉内脱硫的真实规律。     

循环流化床锅炉高效炉内脱硫理论和关键技术

低成本、无废水、系统简单的炉内脱硫技术是循环流化床锅炉实现洁净燃烧有效和优选途径之一。由于影响因素众多及试验数据分散,目前仍缺少具有普遍适用的脱硫效率预测手段,对于实际应用过程中脱硫效率随Ca/S比增加出现下降现象的原因还未给出合理解释,单纯Ca/S比也无法反映实际参与脱硫的石灰石量,因而难以描述炉内石灰石的脱硫规律。为了探索决定炉内石灰石脱硫效率的本质,以锅炉炉内物料运动、分布规律为基础,通过探讨入炉石灰石随炉内物料运动及反应变化情况,对循环流化床炉内脱硫进行深入分析,提出"石灰石有效存有量"的概念,并根据灰平衡原理建立数学模型。通过与不同规模的燃烧颗粒煤和煤泥的工业循环流化床锅炉试验数据进行比较,验证了该模型的有效性。研究结果表明,实际决定炉内脱硫效率的最重要因素是"石灰石有效存有量",该理论的建立为有效提高炉内脱硫效率提供了依据,由此得出实现炉内高效脱硫的关键在于:①优化石灰石粒度分布以有效提高外循环石灰石量和石灰石炉内的停留时间;②合理排渣以减少石灰石有效存有量的损失;③提高气-固接触效率以充分利用有效石灰石的活性。     

关于生石灰脱硫反应性评价指标的研究开发

对生石灰的脱硫反应性评价指标进行了研究。所用的生石灰由日本8种不同产地的石灰石烧制而成。石灰石的煅烧条件是于大气中1173K,用固定床石英反应器对生石灰的脱硫反应性进行研究。直接脱硫试验条件是1173K,120min,气氛SO2/N2。研究了烧制8种不同生石灰时CaO生成反应中的差异和石灰石或生石灰的物理、化学特性对CaO生成的影响。为研究脱硫反应性的评价指标,对石灰石的地质年代、热导系数、煅烧温度、晶粒尺寸和微孔率进行了分析。具有大于1μm的大孔隙生石灰显示出良好的脱硫反应性。因此,CaO生成反应X120与大于1μm的微孔体积PV1.0有密切的关系,其相关系数R2为0.945。不同石灰石的脱硫反应性可用指数PV1.0进行正确评价。     

浅析预分解窑熟料生产的控硫技术

以硫化物形式存在的硫进入预热器后分解,随气流离开窑尾预热器;以硫酸盐形式存在的硫,有的会在700～800℃以上时开始挥发或分解,与煤粉燃烧时形成的SO_2一样,会被分解炉及窑中大量的活性CaO及碱性氧化物吸收,生成硫酸盐,或参与循环或随熟料出窑。在窑内循环的硫,当硫碱比过高时,会引起热工设备结皮,造成窑内通风不良,影响烧成系统热工制度和熟料质量,需在原料与燃料的选择、配料控制、烧成控制上下功夫或选择设置旁路放风系统。随烟气离开预热器的SO_2易引起排放超标问题,需选择适合的脱硫固硫技术,诸如喷注干脱硫剂、利用一定分解率热生料固硫、碱性工业废渣配料固硫、利用窑灰脱硫等技术,确保烟气的达标排放。