氧燃烧方式下SOx排放特性的实验及其模拟的研究.pdf

I 摘要* 煤粉燃烧为我们提供必要热源和电力资源的同时,还会产生 SO 2 、 NOx 、 CO 2 等, 造成严重的大气污染。氧燃烧技术是一种能同时实现对 SO 2 、 CO 2 、 NOx 及其它污染物综合控制的新技术。目前有关该燃烧方式下煤中含硫物相的析出和形态转化机理研究较少。本文通过实验和模拟相结合的方法着重研究了氧燃烧气氛下煤中含硫组分在不同条件下的析出规律以及烟气中各组分对含硫物相转化的影响机理。本文利用水平管式炉、小型滴管炉研究了空气气氛和氧燃烧气氛下煤粉燃烧 SO 2 析出的变化规律,探讨了温度、 O 2 浓度和 CO 2 浓度变化对煤粉燃烧硫化物析出的影响。结果表明,氧燃烧气氛下, CO 2 与煤焦颗粒发生气化反应形成 CO ,使得部分 SO 2 转化为 COS ,这是氧燃烧气氛下 SO 2 降低的一个重要原因。 CO 2 浓度的提高会抑制 SO 2的形成,而 O 2 浓度的提高促进煤中硫分的析出, SO 2排放浓度提高。热力学平衡以及均相动力学计算结果表明富氧贫燃料条件下 CO 2 浓度的变化对烟气中硫的组分和浓度几乎无影响,富燃料条件下 CO 2 的存在于一定程度上促进了 SO 2 的析出。本文还利用热重分析仪和管式炉对氧燃烧气氛下煤中主要的无机硫组分- 硫铁矿的热分解以及硫的析出特性进行了研究,结果表明硫铁矿在富氧条件下先分解形成磁黄铁矿,然后再发生磁黄铁矿的氧化反应。温度提高或氧浓度增加使得硫铁矿析硫阶段缩短,氧化过程提前。 CO 2浓度提高在低温下有利于硫蒸气的氧化,在高温下反而抑制了 SO 2 的形成。上述对氧燃烧气氛下含硫物相的析出规律的研究为揭示含硫物相在烟气中的形态转化以及进一步在灰渣中的固化研究提供了一定理论基础。关键词: 氧燃烧含硫物相硫铁矿氧硫化碳均相动力学本课题研究得到了国家青年科学基金“新型燃烧方式下的煤粉燃烧行为及污染物联合脱除的研究”( 课题编号: 50525619 ) 和教育部科学研究重大项目“煤燃烧过程中 SO 2 、 NOx 、 CO 2 及重金属联合脱除的研究”(课题编号: 306012 )的资助。 II Abstract * bustion supplies a large amount of thermal energy, at the same time it produces SO 2 , NOx, CO 2 ,etc, causes serious air pollution. Oxy-bustion is now a new technology which can achiev e integrative control of SO 2 ,CO 2 , NOx and other pollutants. Currently, there is little stud ies about the mechanism of sulfur phase precipitation and transformation. Based on the e xperiment and simulation, this paper focus on the liberation of ponents in coal under different conditions and the influence mechanism of flue position on sulfur phase transformation. Firstly in this paper horizont al tube furnace and Drop-tube furnace were used to study SO 2 liberation changes of pulverized coal und er bustion and oxy-fuel combustion. Explored the influence of temperature, oxygen concentration and CO 2 concentration on sulfid e liberation. The re sults indicate that under bustion atmosphere, CO 2 reacts with char particles to form CO, and part of SO 2 will react with CO to form COS, this is an important reason of SO 2 reduction under this atmosphere. Increasing o