CFB燃烧低热值煤时硫的转化

作     者：赵晓山 

作者单位：华北电力大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：孙保民

授予年度：2017年

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：低热值煤 硫 转化 气氛 

摘      要：我国是产煤大国,在煤炭的开采、洗选过程中会产生大量的附属品——低热值煤。我国对低热值煤的利用能力不足,造成其大量堆积,对环境、土地资源利用都很不利。对热值较高的低热值煤,掺烧发电是一种非常经济的手段。循环流化床锅炉以其燃料适应性广的优点,成为燃用、掺烧低热值煤的最佳方案。随着环评指标的日渐严格,脱硫成为了电站锅炉必备的一步。因此掌握CFB条件下,低热值煤种S的转化规律具有很高的现实意义。为了探究S元素的转化机理,本文采用了HSC Chemistry热力学平衡计算软件进行了研究。结果表明:氧化性气氛下,低温下S元素主要转化成碱性金属硫酸盐和少部分SO,高温下,硫酸盐分解,S元素主要以SO气体形式存在。1100K左右,CaSO4和MgSO4开始分解,1300K左右,NaSO和KSO开始分解。同时伴以SO的快速增加。还原性气氛下,S元素主要转化成气态的HS和COS,以及固相的铁硫化物(主要是FeS和FeS,记为FeS)。1100200K左右,FeS含量达到峰值,同时HS达到谷值。煤中的FeO对HS和FeS的含量有很大影响,FeO的增加导致低温下HS骤降,且HS曲线的“谷变大。还原性气氛强度也会影响S的转化,随着气氛的还原性减弱,FeS减少,HS曲线的“谷逐渐消失,并且高温下产生越来越多的SO。钙基固硫在CFB锅炉运行实际中非常普遍。氧化性气氛下,温度小于1000K时,钙硫比的增加可以大大抑制SO的释放,将S以CaSO4形式固定下来;温度大于1000K时,随着温度升高,该抑制作用逐渐减弱。还原性气氛下,没有CaS生成,这是因为本研究使用的煤种含有大量SiO和Al2O,二者会与CaO发生反应,抑制CaS的生成。