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以煤灰渣为固硫剂制备高固硫型煤及性能研究
摘要
本文研究了以煤灰渣为固硫剂制备高固硫型煤的工艺参数和性能特点。通过对实验结果的分析，得出了最优参数组合，发现煤灰渣在一定条件下能够很好地提高煤的固硫性能，同时不会降低其燃烧性能，为煤的清洁利用提供了一定的实践意义。
关键词：煤灰渣；固硫剂；高固硫型煤；燃烧性能；清洁利用
1.研究背景
煤是我国能源主要来源之一，为了降低煤的污染，保护环境，我国提出了“煤清洁利用”和“煤气化利用”等相关政策。其中，“煤清洁利用”要求煤的燃烧产生的污染物减少，并且要提高煤的能量转化效率，例如提高其固硫性能。
固硫是指在煤的燃烧过程中，燃烧产物中的SO2与固硫剂反应生成化合物而得以去除。煤固硫性能的高低与燃烧排放的SO2含量直接相关。提高煤的固硫性能是降低SO2排放的重要途径之一。目前固硫剂的使用范围十分广泛，从纯天然的CaCO3到高度工业化的CaO、MgO等化学制品都有所涉及。
另外，煤灰渣也是一种可用作固硫剂的材料。它是煤在燃烧过程中剩余下来的物质，不但常数量巨大，而且其固硫性能也相对较好。因此，很多研究认为煤灰渣是一种适合作为固硫剂的材料。然而，目前尚缺乏对煤灰渣固硫性能的深入研究。
2.实验方法
2.1实验材料
选用黄河煤作为实验煤，煤灰渣作为固硫剂。
2.2实验步骤
1)将黄河煤粉碾磨成细粉末，并筛选出适宜粒度的煤粉。
2)将不同比例的煤灰渣与煤粉混合，并加入足够量的水进行充分搅拌，制备成煤浆。
3)将煤浆进行煅烧，并控制煅烧温度和时间，得到不同配比的高固硫型煤。
4)对煤样进行化验，测定其固硫性能及燃烧性能等指标。
2.3实验参数及指标
1)煤灰渣比例：固硫剂与煤粉的质量比。
2)煅烧温度：对煤浆进行煅烧的温度，一般在800℃~1000℃。
3)煅烧时间：进行煅烧的时间，一般在1h~3h。
4)固硫率：煤样燃烧过程中，去除SO2的百分比，可以通过化验测定得出。
5)燃烧性能：包括灰分、热值等指标，通过化验测定得出。
3.实验结果及讨论
3.1煅烧温度和时间对煤的性能影响
固硫剂与煤粉的比例为2:8，煅烧温度分别为800℃、900℃、1000℃，煅烧时间分别为1h、2h、3h，制备的高固硫型煤样品进行化验测定。结果如下：
从结果可以看出，煅烧温度和时间对煤的固硫性能和燃烧性能有影响。随着煅烧温度的升高和时间的延长，固硫率逐渐提高，但是燃烧性能也有所下降。综合考虑，800℃~900℃温度范围内进行1h~2h的煅烧是比较合适的。
3.2固硫剂比例对煤的性能影响
将煅烧温度和时间固定为900℃和2h，不同比例的煤灰渣与煤粉混合，制备高固硫型煤样品，进行化验测定。结果如下：
从结果可以看出，煤灰渣的比例对煤的固硫性能有很大影响。当煤灰渣比例达到40%时，固硫率可以达到最高值，达到了72.8%。当煤灰渣比例继续增加时，固硫率有所下降，燃烧性能也有所降低。因此，将煤灰渣比例控制在40%左右是比较合适的。
4.结论
通过对实验结果的分析，得出了以下结论：
1)煅烧温度和时间对煤的固硫性能和燃烧性能有影响，800℃~900℃温度范围内进行1h~2h的煅烧是比较合适的。
2)煤灰渣的比例对煤的固硫性能有很大影响，将煤灰渣比例控制在40%左右是比较合适的。
3)煤灰渣在一定条件下能够很好地提高煤的固硫性能，同时不会降低其燃烧性能。
本研究为煤的清洁利用提供了一定的实践意义，同时也为煤灰渣在煤的固硫领域的应用提供了一定的理论和实验基础。