劉東平

型煤固硫劑

劉東平

介紹了型煤燃燒過程中，替代型煤黏結(jié)劑并具有固硫作用的固硫劑的種類、機(jī)理及應(yīng)用。

型煤固硫；固硫劑；固硫機(jī)理

工業(yè)型煤燃燒固硫技術(shù)是為防治大氣污染并在原工業(yè)型煤技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。原來工業(yè)型煤開發(fā)的目的是為了提高煤的利用率和利用價(jià)值，如將褐煤壓制成型煤提供工業(yè)燃用、將無煙煤末制成型煤替代塊煤使用、將煙煤末成型供層燃爐用等。或?qū)⑷舾擅悍N的煤末按一定比例混合壓制成型煤，以分別滿足煉焦、造紙和工業(yè)燃燒等多種用途的不同要求。為了脫硫的需要，人們開始用具有固硫作用的物質(zhì)替代型煤黏結(jié)劑，便產(chǎn)生了型煤燃燒固硫技術(shù)。

1 型煤固硫劑的種類

工業(yè)型煤固硫按固硫劑的化學(xué)形態(tài)可分為鈣系、鈉系及其他3大類。其特點(diǎn)是：①來源廣泛、價(jià)格便宜；②堿性較強(qiáng)，對SO2具有較高的吸收能力；③熱化學(xué)性能穩(wěn)定，與SO2反應(yīng)生成硫酸鹽在爐溫下不易發(fā)生熱分解；④不產(chǎn)生臭味和刺激性有毒二次污染物質(zhì)；⑤加入量少，不影響工業(yè)鍋爐爐窯對發(fā)熱量的需求。

常用的鈣系固硫劑有：金屬氧化物CaO、MgO等；氫氧化物如Ca(OH)2、Mg(OH)2等；鹽類如CaCO3、MgCO3等。

鈉系固硫劑有：氫氧化物如NaOH、KOH等；鹽類如 NaCO3、K2CO3等。

目前，使用最多，價(jià)廉易得的是CaCO3、CaO、Ca(OH)2，即鈣系固硫劑。

2 鈣系固硫劑的固硫機(jī)理

鈣系固硫劑在燃煤過程中的主要反應(yīng)。

反應(yīng)式CaSO3=CaO+SO2和CaO+SO2=CaSO3表明，石灰石和白云石需先熱分解成CaO才能有效固硫。由其燃燒溫度可知，用于850℃～950℃溫度范圍內(nèi)的循環(huán)流化床鍋爐脫硫最為合適。若單獨(dú)用于型煤固硫，因石灰石分解吸熱有助于扼制燃燒溫度，高溫固硫性能會有一定改善。

就兩種固硫產(chǎn)物的基本形態(tài)而言，CaSO3及CaSO4熱分解溫度分別為1 040℃和1 320℃。在還原性氣氛中，它們的熱穩(wěn)定性更差，分解溫度更低。純CaSO4在1 100℃就有SO2放出，在1 200℃可達(dá)到峰值濃度。在工業(yè)層燃爐中，實(shí)際上總在高溫和弱還原性氣氛的旺火時(shí)段。在這種燃燒條件下，一方面進(jìn)行著固硫合成反應(yīng)，另一方面生成的固硫產(chǎn)物同時(shí)發(fā)生分解。分解釋放的SO2又能與尚存的或重新分解產(chǎn)生的CaO發(fā)生反應(yīng)。如此反復(fù)，而在總體上表現(xiàn)出熱分解過程為主，固硫率下降的效果。利用添加劑可克服鈣基固硫劑本身的局限性。有關(guān)試驗(yàn)表明利用添加劑能經(jīng)濟(jì)有效地提高鈣系固硫劑的低溫反應(yīng)活性，特別是提高抗高溫分解的能力，亦即能在較大程度上保留較低燃燒溫度下的固硫效果。研究表明，既經(jīng)濟(jì)又有較好效果的如硅鐵系列添加劑，固硫率達(dá)到40%～60%。

研究結(jié)果表明：鐵、鎂、錳、鋅、銅等多種金屬氧化物都能提高鈣基固硫的低溫反應(yīng)活性，鉻、鍶和鋇等金屬氧化物則能顯著提高1 100℃～1 300℃溫度段的燃燒固硫率，其活化作用按文中排序遞增。

3 可利用的固硫劑

可利用廢料作固硫劑，如電石渣、堿性造紙黑液、硫礦渣、鹽泥、糖泥、鈣渣、煙道灰等以及其他金屬氧化物。

電石渣：電石渣的成分為Ca(OH)2和CaO等，實(shí)為鈣系固硫劑。其固硫原理與石灰石等是類似的，而固硫效果好于石灰石。有人專門做過這方面的研究，用電石渣 （Ca(OH)2，CaO） 和石灰石粉CaCO3、大理石（CaCO3，MgCO3）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比較證明，電石渣是制作工業(yè)固硫型煤較好的固硫劑。

堿性造紙黑液既是黏結(jié)劑又是固硫劑，具有典型的廢物資源化和廢水-廢氣綜合治理的意義。目前開發(fā)出來的較好的固硫型煤黏結(jié)劑有兩種。

（1）改性黑液黏結(jié)劑

改性黑液黏結(jié)劑即由堿性制漿造紙黑液經(jīng)風(fēng)化煤改性反應(yīng)制成。重慶大學(xué)已開發(fā)出加有少量不同添加劑的6種改性黑液系列黏結(jié)劑，可使型煤性能大為提高。

（2） 高活性B5型煤黏結(jié)劑

這是一種以造紙黑液和膨潤土為主要原料經(jīng)一定工藝活化而成的復(fù)合黏結(jié)劑，由中國礦業(yè)大學(xué)研制開發(fā)。B5型煤黏結(jié)劑不但適用性廣，型煤強(qiáng)度高，且能大幅度提高型煤反應(yīng)活性。

4 結(jié)束語

鈣基固硫劑在850℃左右固硫效果最好。在850℃以前，以固硫合成反應(yīng)為主；在850℃之后，因CaO晶粒結(jié)構(gòu)變化和更高溫度下固硫產(chǎn)物的分解，固硫劑的固硫率都隨溫度升高而下跌。

Type Coal Desulfurization Agent

Liu Dongping

This paper introduces the type,mechanism and application of the desulfurization agent with solid sulfur function which can substitute for type coal cohere agent in the process of type coal combustion.

type coal solid sulfur;solid sulfur agent;solid sulfuring mechanism

X701.3

A

1000-4866（2011）04-0004-02

劉東平，1990年畢業(yè)于山西省國營大眾機(jī)械廠職工大學(xué)，現(xiàn)在大同煤礦集團(tuán)公司化工廠工作，助理工程師。

2011-09-07

2011-09-28