流化床煤温和气化过程中硫、氮迁移规律研究.docx

流化床煤温和气化过程中硫、氮迁移规律研究
流化床煤温和气化过程中硫、氮迁移规律研究
摘要：
为了研究流化床煤温和气化过程中硫、氮的迁移规律，本论文对流化床气化过程中硫、氮的迁移机理、控制措施进行了探讨。通过分析流化床煤温和气化过程中硫、氮的物理和化学反应，得出了硫、氮的迁移规律与气化条件、床料特性、气氛成分等因素相关联的结论。结果显示，合理调控流化床气化过程中的气氛成分，适度控制气温，可以有效降低硫、氮的排放。
关键词：流化床气化；硫迁移；氮迁移；气氛成分
1.引言
随着能源需求的不断增长，在传统能源日益稀缺的背景下，煤炭资源作为一种丰富而廉价的能源，受到了越来越多的关注。然而，传统的煤炭利用方式存在严重的环境问题，例如煤炭燃烧排放的大量硫、氮化合物。因此，开展煤炭气化技术研究，有效减少硫、氮排放，具有重要意义。
2.流化床气化过程中硫、氮迁移机理
流化床气化是一种常用的煤炭气化技术，其优势在于操作灵活、高效节能、煤种适应性广等特点。在流化床气化过程中，硫、氮含量较高的煤炭会发生一系列的物理和化学反应，导致其中的硫、氮元素发生迁移。
2.1硫迁移规律
在流化床气化过程中，煤炭中的硫主要以硫化物的形式存在，例如FeS2、FeS。随着气化反应的进行，煤炭中的硫化物会发生热分解，释放出硫化氢。硫化氢会与其他气体发生一系列的反应，最终以硫酸根的形式进入气相。硫酸根离子在气相中可以与一些金属元素形成稳定的硫酸盐，也可以与气相中的其他化合物发生反应生成硫酸酯。硫酸盐和硫酸酯经由气相以及固相的形式迁移，最终以粒子的形式在燃烧后的废渣中得以捕捉。
2.2氮迁移规律
流化床气化过程中，煤炭中的氮主要以有机氮和无机氮的形式存在。有机氮主要存在于煤炭的有机质中，例如蛋白质、氨基酸等。有机氮的迁移主要是通过煤炭的热解和气化反应进行的，在高温下发生解聚。无机氮主要以氨气的形式存在，氨气可以通过气化反应得以释放。氨气在气化过程中会与其他气体发生反应，最终以氨盐的形式进入气相。氨盐和气相中的其他化合物反应生成气相中的亚硝酸根离子、亚硝酸等化合物。
3.硫、氮迁移规律与气化条件的关系
硫、氮的迁移规律受到气化条件的影响较大。在气化过程中，气氛成分的需氧性对硫、氮的迁移具有重要影响。过量的氧气会导致硫酸盐和硫酸酯的生成量增加，从而增加硫的排放。适度的氧气含量可以有效降低硫的排放。相反，氮的排放与氧气含量没有明显的相关关系，主要受到原料中氮的含量和产物中氮的形态的影响。
4.硫、氮迁移规律与床料特性的关系
床料特性对硫、氮的迁移规律具有一定的影响。煤炭中的硫、氮含量越高，床料中的硫、氮迁移量也会相应增加。床料中的微粒大小和粒度分布会影响硫、氮的迁移速度和效率。较小的微粒大小可以提高硫、氮的迁移速度和效率，但过小的微粒会增加床料补给的难度。床料中的钙和镁等金属元素可以与硫酸盐形成稳定的硫酸钙和硫酸镁，并在固相中得以捕捉。因此，床料中的金属元素含量越高，硫的迁移效果越好。
5.控制措施
为了减少硫、氮的排放，可以采取以下控制措施：
5.1调控气氛成分
合理调控气氛成分是降低硫、氮排放的重要措施。适度的氧气含量可以有效降低硫的排放。同时，在气氛中加入一定量的还原气体可以提高床料中金属元素的活性，有利于硫酸盐的还原和硫的捕捉。
5.2适度控制气温
合适的气温可以提高硫、氮的迁移效率。较高的气温可以提高硫、氮的解聚速度，从而加速其迁移过程。然而，过高的气温会导致煤炭的气化速率过快，增加碳转化率，降低气化效率。
6.结论
通过对流化床煤温和气化过程中硫、氮的迁移规律的研究，得出了以下结论：
（1）合理调控气氛成分可以降低硫的排放；
（2）合适的气温有利于硫、氮的迁移过程；
（3）床料中金属元素含量越高，硫的迁移效果越好。
这些结论对于流化床气化技术的优化设计和环境治理具有指导意义。
参考文献：
[1]杨洪涛,林学军,张斌,等.流化床燃烧炉中煤氮迁移规律分析[J].煤矿安全,2009,40(12):78-80.
[2]吴洪涛,方华松,王喜昌,等.煤燃烧过程中硫、氮的迁移规律及其控制机理[J].中国能源,2011(8):68-72.