新疆煤制備脫硫型水煤漿的試驗研究

第32卷第6期煤炭科學(xué)技術(shù)2004年6月新疆煤制備脫硫型水煤漿的試驗研究黃波,木沙江!2,朱書(shū)全,葉傳珍2,段靜1.中國礦業(yè)大學(xué)北京校區化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,北京100083;2.新疆煤炭科學(xué)研究所,新疆烏魯木齊830091)摘要:利用廉價(jià)的鈣基原料,按一定配比制成水煤漿的復合鈣基固硫劑,新疆煤添加少量固硫助劑制備脫硫型水煤漿,試驗表明,制備的脫硫型水煤漿具有較好的流變性,在I000℃·左右燃燒溫度時(shí),可將水煤漿固硫率提高到60%左右。關(guān)鍵詞:水煤漿;燃燒;鈣基;固硫率;固硫劑中圖分類(lèi)號:TQ536文獻標識碼:B文章編號:0253-2336(2004)06-0053-03Experimental research on desulfurized coal water mixtureprepared with xinjiang coalHUANG Bo, MU Sha-jiang2, ZHU Shu-quan', YE Chuan-zhen, DUAN Jing(l. Beijing campus, China University of Mining and Technology Beijing 100083, Chin2. Xinjiang Coal Research Institute, Urumgi 830091, China水煤漿作為一種漿體燃料,是20世紀80年代個(gè)煤樣(號煤、2號煤和3號煤)按照相關(guān)規發(fā)展起來(lái)的低污染代油技術(shù)。具有燃燒效率高,減程,將原煤煤樣進(jìn)行空氣干燥、拌勻與縮分。一部少環(huán)境污染和節省用煤等優(yōu)點(diǎn),水煤漿燃燒固硫率分煤樣作可磨性試驗,一部分煤樣作試驗用樣,其比煤粉燃燒固硫率要高。國外有關(guān)水煤漿脫硫的硏余部分為備用樣。究從20世紀80年代末期開(kāi)始,國內主要是浙江大水煤漿制備過(guò)程中,煤中灰分和元素組成對制學(xué)和清華大學(xué)進(jìn)行了研究1。本文是中國礦業(yè)大漿有很大的影響,表1為3個(gè)煤樣的工業(yè)分析和元學(xué)〔北京校區)對新疆煤樣制備脫硫型水煤漿的素分析。由表1可以看岀,煤樣均為低變質(zhì)程度試驗研究。煤,從理論上講成漿性較差,其中2號煤和3號煤煤樣制備及分析全硫含量超過(guò)1%,屬中等硫分煤。3個(gè)煤樣的可磨性指數及相應的成漿性指標見(jiàn)試驗所用原料為新疆煤炭科學(xué)研究所提供的3表2。表1煤樣的元素分析和工業(yè)分析元素含量分析/工業(yè)含量分析/%發(fā)熱量/MJkg煤樣高位低位1號煤73.394.5913.1257.712號煤65.631.036.219.743號煤70.264.961.329.3036.6249.428.2823.13表2煤樣哈氏可磨指數及成漿性指標實(shí)驗室制漿一般用干法調漿,即用磨機預先磨煤樣可磨性指數(HGI)成漿指標成漿難易制出粗細2種煤樣,依據堆積效率進(jìn)行合適的粗細號煤中等搭配,在給定的濃度下計算出所需水量,將稱(chēng)量好2號煤9的煤樣、水和添加劑混合在一起攪拌制漿。磨礦后3號煤9.63粗細煤樣用 MASTERSIZER激光粒度分析儀進(jìn)行粒1第32卷第6期煤炭科學(xué)技術(shù)2004年6月煤漿成漿的級配理論和初步成漿試驗結果,3種煤量減少,SO與其接觸面積減小,固硫率降低。另樣粗細搭配的比例均為60:40。方面,高溫下固硫反應生成的含硫鹽類(lèi)分解,重2試驗結果及分析新釋放出SO,導致固硫率降低。由于煤灰中含有大量金屬氧化物會(huì )降低硫酸鈣的分解溫度,當溫度超首先對3種煤樣進(jìn)行成漿性試驗,篩選出合適過(guò)9o0℃時(shí),就開(kāi)始有CaSO4分解,釋放出SO2,的添加劑和相應的用量。在脫硫型水煤漿制備過(guò)程超過(guò)1100℃時(shí),就會(huì )有大量SO,放出3。綜合考中,添加一定量的固硫劑和固硫助劑,制備出的水慮,水煤漿燃燒溫度為1000℃時(shí),水煤漿的固硫煤漿送至爐中燃燒,測定灰渣中的硫分。率最佳。此外,CxOH)2的固硫率相對CaCO3要2.1水煤漿自身固硫試驗高,這是因為COH)可以直接與SO2反應生成煤中含有一定量的礦物質(zhì),這些礦物質(zhì)組分在CSO4,另一方面固硫反應的同時(shí)COH)會(huì )發(fā)生受熱過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生一些金屬化合物,如SiO3、分解,不斷形成新的氣孔,提高的SO2向內部擴CaO、Mg0、K2O、Na2O、Al2O、Fe2O3等。其中散,也就增加了固硫率。對于2號煤和3號煤來(lái)CaO、MgO、K2O等堿性金屬本身就能與SO2反應,說(shuō),制備脫硫型水煤漿時(shí),可將鈣硫比選定為即使不加任何固硫劑,煤中的硫也有一定量被固定1.5,CaOH)2作為主固硫劑。在爐渣中,這就是煤的自身固硫。由表3看出,2號煤的自身固硫率比3號煤高,這可能因為其中礦表4鈣基固硫劑的固硫效果物質(zhì)中堿土金屬成分較多所致。不同燃燒溫度固硫率/%煤樣鈣硫比固硫劑900℃1000℃1100℃1200℃表3不同燃燒溫度下水煤漿的自身固硫率2號煤1.5CxOH)234.2438.5235.8613.20不同燃燒溫度固硫率/2號煤2.0CxOH)234.6137.7833.9213.61煤樣900℃1000℃1100℃2號煤1.52號煤3.622號煤2.0Caco31,1236.1131.2610.823號煤0.100.090.083號煤1.5COH)230.3231.0428.627.793號煤2.0CxOH)230.1230.9327.657.033號煤1.5CaCO328.6627.1224.553.362.2單一鈣基固硫劑固硫試驗3號煤2.0CaCO328.4229.7426.397.33使用鈣基固硫劑時(shí),鈣硫比值對水煤漿的固硫率影響較大,增大鈣硫比使得水煤漿在燃燒過(guò)程分解出來(lái)的caO數量增大,釋放出的SO2與CaO顆2.3復合鈣基固硫劑固硫試驗粒接觸概率增大,有利于提高固硫率,但是過(guò)高的煤中的硫受熱析出具有一定的規律性,如果固鈣硫比值將嚴重地影響到水煤漿的燃燒2。因此硫劑分解速率與煤中硫分析岀規律一致的話(huà)將提高選用鈣基原料作為水煤漿的固硫劑時(shí)必須綜合考水煤漿固硫率。CxOH)和CaCO3受熱分解溫度和慮,既要有較高的固硫率,又要保證固硫劑對水煤速率不一樣,試驗中發(fā)現,將固硫劑設計為鈣基復合固硫劑與煤中硫分析岀規律較為適合,脫硫效率漿的流變性和燃燒特性不產(chǎn)生較大的影響。參照劉艷華、徐東耀等人的研究成果3,鈣硫比值為將提高。鈣基復合固硫劑的試驗結果見(jiàn)表5。1.5和2較為合適。表4為單一鈣基固硫劑制備出水煤漿在不同燃燒溫度下的固硫試驗結果。表5鈣基復合固硫劑的燃燒固硫試驗結果減(OH)2/不同燃燒溫度固硫率/%從表4可以看出,水煤漿固硫率與燃燒溫度有煤樣鈣硫比關(guān),燃燒溫度過(guò)低和過(guò)高都會(huì )降低水煤漿的固硫CaCO3900℃1000℃1100℃1200℃率。溫度過(guò)低,固硫劑受熱分解生成的CaO數量號煤較少,參與固硫反應的CaO數量少,致使部分SO22號煤1.544.3547.1342,02未被捕收就釋放岀來(lái),自然就降低了固硫率。溫度3號煤3號煤1.540.1243.9238.965.63第32卷第6期煤炭科學(xué)技術(shù)2004年6月對比表4和表5可以看出,使用復合的鈣基固下抑制 CaSO,的分解,從而提高固硫率。硫劑可較大幅度地提高水煤漿的固硫率。在鈣硫比為1.5、CaOH)CaCO3為1.5、1000℃燃燒溫度3結論時(shí),2號煤制成的脫硫型水煤漿的固硫率從(1)煤中的礦物質(zhì)在高溫下會(huì )分解成氧化物38.52%提高到46.60%。3號煤制成的脫硫型水煤這些氧化物可與SO,反應生成固態(tài)物質(zhì)固定在煤灰漿的固硫率從31.04%提高到43.71%。提高渣中,因此,水煤漿具有自身固硫作用Ca(OH)2/CaCO3比值,水煤漿固硫率沒(méi)有明顯的2)水煤漿燃燒固硫率受煤漿燃燒的溫度影響變化。因此,在選用鈣基復合固硫劑時(shí),較大,過(guò)低和過(guò)高都會(huì )降低固硫率,對于新疆煤制CxOH)2/CaCO3比值為1.5較為合適。備的脫硫型水煤漿適宜的燃燒溫度為1000℃,此2.4添加固硫助劑的固硫試驗時(shí)可得到最高的固硫率。初步試驗發(fā)現,制備脫硫型水煤漿時(shí),鈣基固3)對于新疆煤制備脫硫型水煤漿,選用鈣基硫劑對煤的成漿性有較大的影響,水煤漿的濃度相原料作為水煤漿旳固硫劑,鈣硫比值為1.5時(shí)較為應地要低2%~3%,同時(shí)添加劑用量也會(huì )增加。適合,如果使用復合鈣基固硫劑可以進(jìn)一步提高水進(jìn)一步提高水煤漿固硫率,不能再增加固硫劑用煤漿固硫率,在此基礎上添加少量固硫助劑,可以量,需適量添加合適的助劑來(lái)提高固硫率。大幅度提高水煤漿固硫率。2號煤可以提高到60%可以作為水煤漿固硫助劑主要有堿金屬化合左右,3號煤可提高到55%左右。物、鐵硅系和鋁系等。但堿金屬會(huì )引起燃燒狀況的惡化,降低灰熔點(diǎn)41,且在高溫情況下還具有很參考文獻強的腐蝕性,不適合作為固硫助劑。試驗證明,鐵[Ⅰ]姚強,范浩杰.脫硫型水煤漿燃燒脫硫的杋理研究[J]硅系和鋁系的助劑可提高煤粉的固硫率3。因煤炭學(xué)報,1996(6)此,在此基礎上按一定配比制成了水煤漿的固硫助[2]姚強,范浩杰.脫硫型水煤漿燃燒脫硫的試驗研究[J]煤炭學(xué)報,1996(4)劑,分別為MⅠ、M2和M3,水煤漿燃燒固硫試驗[3]劉艷華,脫硫型水煤漿的研究[D]北京:中國礦業(yè)大學(xué)結果見(jiàn)表6[4]徐東耀.水煤漿固硫技術(shù)研究[D]北京:中國礦業(yè)大表6添加助劑后水煤漿在1000℃燃燒下的固硫率學(xué),200煤樣助劑固硫率/%煤樣助劑固硫率/%[5]宋永瑋,李新生,影響型煤固硫率的主要因素[J]煤炭轉化,1999(3)2號煤M3號煤M148.6[6]光,鄭立慶.氧化銅對鈣基化合物固硫作用影響的初2號煤M23號煤6究[J]河南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)2號煤M360.23號煤1355.8[7]張良,成思危.Fe2O3對型煤固硫作用的機理探討[J]從表6可以看出,M3型固硫固劑的影響則比環(huán)境科學(xué),19997(1)較明顯,可明顯提高水煤漿固硫率。對于2號煤作者簡(jiǎn)介:黃波(1969-),男,四川攀枝花人,碩士,講可將固硫率提高到60%,對于3號煤也可提高到師,現在中國礦業(yè)大學(xué)從事水煤漿制備及脫硫研究工作。55%。主要是因為M3型固硫助劑有利于提高CxOH2和CaCO的分解速率,同時(shí)又能在高溫收稿日期:2004-01-12;責任編輯:劉軍娥w"""""""""征訂啟事本刊全年辦理補訂業(yè)務(wù),歡迎訂閱。聯(lián)系地址:北京市和平里青年溝路5號煤炭科學(xué)研究總院《煤炭科學(xué)技術(shù)》編輯部聯(lián)系電話(huà):(010)84262920,84262926郵碼:100013聯(lián)系人:李軍濤孫惠蘭電子信箱:cs410@china.com傳真:(010)84262926