洁净颗粒型煤的固硫的浅析.docx

洁净颗粒型煤的固硫的浅析摘要：介绍了固硫剂――碳酸钙（CaCO3）对洁净型颗粒煤固硫效果的影响从固硫热力学和动力学两方面进行分析。同时为使煤能符合国家标准对其的其他参数如灰分、挥发分、发热量进行分析。研究发现：当m（煤）：m（CaCO3）=20：1时煤中全硫为0.26%与纯煤相比降低30%灰分为23.89%挥发分为10.99%发热量为24.38MJ/k满足国家标准。关键词：燃中固硫；洁净颗粒型煤；固硫剂前言随着科技的进步新型能源逐渐被开发但是其不能满足能源需求。因此煤炭在相当长的一段时间内仍会处于我国能源消耗领先地位[1]。但我国84%以上的煤炭未经加工处理直接进行燃烧[2]产生SO2、SO3、H2S等硫化物是污染我国环境的主要物质。因此控制煤炭因燃烧而排放的含硫化合物刻不容缓。1实验部分1.1实验药品和仪器实验药品：洁净颗粒型煤廊坊市旺冬燃料有限公司；碳酸钙分析纯天津市红岩化学试剂厂；碘化钾分析纯天津市大茂化学试剂厂；溴化钾分析纯天津市大茂化学试剂厂；冰乙酸分析纯天津天力化学试剂有限公司；三氧化二钨分析纯徐州威科科技有限公司实验仪器：自动定硫仪YX-DL/A8500长沙友欣仪器制造有限公司；智能马弗炉YX-MFL7300长沙友欣仪器制造有限公司；自动马弗炉YX-MFL7302长沙友欣仪器制造有限公司；发热量YX-ZR/Q9704长沙友欣仪器制造有限公司1.2实验步骤1.2.1煤样的制备型煤经一级破碎、过13mm标准筛、二分器缩分后制成粒径为13mm煤样。再将煤样经二级破碎、过3mm圆孔筛、缩分得到不少于100g的3mm煤样。最后用密封破碎机把3mm煤样破碎到0.2mm的实验用煤并放在空气中干燥使干燥程度基本符合取样时型煤特性。装瓶备用。1.2.2硫含量分析电解液的配置：称量5g溴化钾（KBr）、5g碘化钾（KI）倒入盛有250mL左右蒸馏水的烧杯中再加入10mL冰乙酸搅拌至均匀溶解。测定：先将管式高温炉升温并控制在（1150±10）℃开气泵将电解液吸入到电解池。在瓷舟里放入（0.05±0.005）g的煤样并在煤样上盖一层三氧化二钨（V2O5）后放入适应托盘开程序进行实验。1.2.3灰分分析在预先灼烧至质量恒定的灰皿中加入（1±0.05）g的煤样并摊平。然后放入炉温低于100℃的自动马弗炉中按下慢灰进行实验。1.2.4挥发分分析在预先于900℃温度下灼烧至质量恒定的带盖瓷坩埚中加入（1±0.05）g的煤样放入已升温至920℃的马弗炉中按下挥发进行实验。1.2.5发热量分析在燃烧皿中称取（1±0.05）g的煤样放在坩埚架上并将点火丝的两端固定在氧弹的两个电极并使其与煤样接触且不与燃烧皿接触。将其放入盛有10mL蒸馏水的氧弹桶中拧紧盖冲入（2.8～3.0）MPa的氧气送入恒温式量热计中进行实验。2结果与讨论2.1硫含量随着CaCO3含量的增加煤燃烧后排放的SO2等气体逐渐降低。在m（煤）：m（CaCO3）=5：1时SO2等气体的释放量从0.37%降到0.12%与纯煤相比固硫率达到67.6%。高温下CaCO3的加入降低SO2等气体的排放因为生成物CaSO4起到固硫作用。故目的产物CaSO4在高温下的稳定性决定了固硫效果的好坏。固硫反应的实质是CaCO3高温分解生成的CaO与气态硫化物发生化学反应方程式为：（1）ΔH=-497.169-0.03285T+3.82×10-5T2+5×102T-1（2）ΔG=-497.169+0.03285TlnT-3.82×10-5T2+2.5×105T-1+0.08839T（3）从反应的热力学分析由各物质的焓、熵计算（1）式的反应焓（ΔH）、吉布斯自由能（ΔG）与温度的关系[11]――式（2）、（3）发现：反应焓角度当T=1150℃（1423K）时ΔH=-466.21kJ/mol说明固硫反应是放热反应[12]；吉布斯自由能角度式（2）随温度的升高吉布斯自由能增加反应（2）逆方向发生几率增大。因此温度越高CaCO3固硫率下降即CaSO4分解速率增加（CaSO4在1050℃以下时几乎不分解在1050-1200℃时缓慢分解大于1200℃时分解急剧增加[13]）但CaSO4在1200℃以上时才会发生分解故为固硫反应的实现提供可能性。从反应动力学分析将固硫过程分为2个阶段[14]：（1）表面反应阶段和（2）CaSO4产物扩散控制阶段。第（1）阶段：SO2和O2在CaO颗粒表面吸附并反应生成CaS