水煤漿燃中固硫技術(shù)研究

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1、水煤漿燃中固硫技術(shù)研究徐東耀，趙曙光，鮑媛媛，楊巧文，王祖訥（中國礦業(yè)大學(xué)北京校區(qū)化工與環(huán)境工程系，北京100083）摘要：對(duì)水煤漿燃燒固硫問題進(jìn)行了初步探討，指出水煤漿燃燒過程中結(jié)渣主要是常用的水煤漿添加劑會(huì)導(dǎo)致水煤漿的灰熔點(diǎn)下降所致；如果直接以鈣系化合物作為水煤漿固硫劑，將導(dǎo)致水煤漿的灰熔點(diǎn)進(jìn)一步下降，有時(shí)還會(huì)大大增加水煤漿的粘度，降低水煤漿的穩(wěn)定性。因此，為了使水煤漿具有合適的粘度、穩(wěn)定性，保持較高的灰熔點(diǎn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)水煤漿燃中固硫之目的，必須綜合考慮添加劑和固硫劑的成分和用量。關(guān)鍵詞：水煤漿；固硫；灰熔點(diǎn)由于

2、原油價(jià)格上漲，使燃油鍋爐的燃料成本不斷上升，迫使一些燃油鍋爐不得不改用其他燃料。權(quán)衡改用燃料引起的鍋爐改造費(fèi)用和新燃料的價(jià)格等因素，有不少燃油鍋爐改燒或擬改燒較價(jià)廉的水煤漿。水煤漿技術(shù)重新引起人們的重視，水煤漿的使用量逐年增加。然而，在推廣應(yīng)用水煤漿過程中也遇到了一些難題。目前，一個(gè)迫切需要解決的問題是水煤漿燃燒過程中的結(jié)渣問題。作者認(rèn)為，造成水煤漿在燃燒過程中結(jié)渣的原因有：一是由于水煤漿霧化、配風(fēng)不良，導(dǎo)致水煤漿燃燒不穩(wěn)，出現(xiàn)水煤漿快速干燥和焦化成半焦，這些半焦極易粘結(jié)在熾熱的爐壁上，導(dǎo)致結(jié)渣，渣體呈灰黑色；二是

3、由于水煤漿燃燒溫度高于渣的灰熔點(diǎn)，導(dǎo)致熔融的渣在爐膛內(nèi)“掛壁”結(jié)渣，這種渣呈灰白色，其硬度遠(yuǎn)大于前者。解決灰黑色渣問題，關(guān)鍵在于改善水煤漿霧化和配風(fēng)工藝，有時(shí)還要考慮改變制漿用的煤種。解決灰白渣問題，則必須找出導(dǎo)致水煤漿的灰熔點(diǎn)下降的主要原因。水煤漿代油燃燒不僅受經(jīng)濟(jì)因素的影響，還受環(huán)保政策限制。如果燃用水煤漿時(shí)鍋爐的污染物排放量遠(yuǎn)大于燃油鍋爐的排放量，那么，即使代油的經(jīng)濟(jì)效益顯著，水煤漿代油還是難以實(shí)現(xiàn)。眾所周知，燃用水煤漿產(chǎn)生的主要污染物是煙塵和二氧化硫。如果不采取措施，這兩種污染物的排放量都將大大超過燃油鍋爐

4、的排放量。其中煙塵的排放可以通過高效除塵系統(tǒng)得到控制，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放；二氧化硫的排放則可通過選用低硫原煤和在水煤漿中添加固硫劑的方法實(shí)現(xiàn)控制。鑒于水煤漿的產(chǎn)量不斷增加，優(yōu)質(zhì)低硫煤資源越來越缺乏，人們不得不選用較高硫分的原煤作為制漿用煤，因而有必要對(duì)在水煤漿中添加固硫劑以控制二氧化硫排放的方法進(jìn)行研究。本文旨在對(duì)添加固硫劑后，水煤漿性能的變化和固硫劑的固硫效果進(jìn)行探討。1試驗(yàn)部分1.1試驗(yàn)用煤試驗(yàn)用煤為山東新汶礦業(yè)集團(tuán)汶南礦的浮選精煤。按照GB212-77和GB214-83對(duì)試驗(yàn)用煤進(jìn)行分析，結(jié)果見表1。表1試驗(yàn)用煤的

5、分析結(jié)果煤樣V-1ad/％Aad/％St,d/％Q/MJ·kg浮選精煤32.849.21.825.41.2試驗(yàn)用煤和水煤漿的灰熔點(diǎn)按照GB219-74的規(guī)范，先測(cè)量試驗(yàn)用煤的灰熔點(diǎn)，而后將其制成水煤漿。所用的添加劑是常用價(jià)廉的CWS-1型添加劑，該添加劑的特點(diǎn)是含有鉀和鈉等元素。然后將水煤漿霧化干燥、燃燒，測(cè)出其灰熔點(diǎn)，結(jié)果見表2。在表2中，TD為渣的變形溫度；TS為渣的軟化溫度；TF為灰的流動(dòng)溫度。這些溫度是在弱還原性氣氛下測(cè)得的。在置信度為95%時(shí)，灰熔點(diǎn)的絕對(duì)誤差為±23℃以下。表2試驗(yàn)用煤和水煤漿的灰熔點(diǎn)測(cè)

6、試結(jié)果℃試樣TDTSTF試驗(yàn)用煤118612661334水煤漿1125119812551.3鈣系固硫劑對(duì)水煤漿灰熔點(diǎn)和粘度的影響按不同的鈣硫比分別往水煤漿中加入鈣系化合物，得到固硫劑對(duì)水煤漿的性能（粘度、灰熔點(diǎn)）的影響，結(jié)果分別見表3和表4。在置信度為95%時(shí)，水煤-3漿的粘度的絕對(duì)誤差為±16×10Pa·s以下。表3鈣系固硫劑對(duì)水煤漿灰熔點(diǎn)的影響℃鈣硫比（Ca/S）固硫劑11.21.41.6氧化鈣1165115811421133碳酸鈣1175118811801183-3表4鈣系固硫劑對(duì)水煤漿粘度的影響10Pa·s

7、鈣硫比（Ca/S）固硫劑011.21.41.6氧化鈣720820860915984碳酸鈣7727868128108201.4CWSFS-1型固硫劑對(duì)水煤漿性能和固硫率的影響運(yùn)用X射線熒光光譜儀（XRFA）分析灰渣中的硫分，通過比較未加固硫劑和已加固硫劑的兩種水煤漿灰渣的硫分，按下式計(jì)算出固硫率：RFS=SAT·A/C·ST式中：SAT為灰渣的全硫分，%；A為試樣的灰分%；C為試樣中原煤的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，%；ST為試樣中原煤的全硫分，%。計(jì)算結(jié)果見表5。在置信度95%下，固硫率的絕對(duì)誤差在±4%以下。表5CWSFS-1型

8、固硫劑對(duì)水煤漿性能和固硫率的影響-3鎂硫比灰熔點(diǎn)Ts/℃粘度/10Pa·sRFS/％0119872001.01190770531.21186796611.41183828631.61184880672結(jié)果與討論從表2可以看出，水煤漿的灰熔點(diǎn)比原煤的灰熔點(diǎn)低。導(dǎo)致水煤漿灰熔點(diǎn)下降的原因可能是由于加入水煤漿中的添加劑（CWS-1）或煤的粒度大幅度減小引起的。為此