爐內(nèi)高溫燃燒兩段脫硫的機理研究.pdf

1、浙江大學博士學位論文翟軍摘要摘要針對目前爐內(nèi)煤高溫燃澆過程中脫硫率低的國際陛難題，本文通過大量理論分析、機理研究和工業(yè)性試驗對其反應(yīng)機理進行了深入系統(tǒng)的研究，本文首先對煤粉、混煤和水煤漿燃燒時的硫污染物釋放規(guī)律進行了研究，并著重利用x射線衍射多晶Rietveld定量分析法、氮自動吸附儀和SEM掃描電鏡深入研究了電站1000t／h煤粉爐自身固硫特性的微觀反應(yīng)機理，首次嚴格定量地測定了鍋爐煤灰渣中CaCO，、CaO、Ca(OH)：和CaSO

2、等晶相及非晶相的組成含量，并發(fā)現(xiàn)不同物相在煤灰渣中的富集分布特征及隨鍋爐負荷的變化規(guī)律。f其次在失重分析的基礎(chǔ)上，本文著重從分析化學的角度對固硫添加劑及煤種的煅燒及燒結(jié)特性進行了XRD晶相組成分析、壓汞儀孔隙結(jié)構(gòu)分析及SEM表面形態(tài)分析，深入探討了溫度、時間及氣氛變化對其煅燒及燒結(jié)特性的影響規(guī)律。然后從化學熱動力學及催化化學的角度，本文對眾多礦物和工業(yè)嘜渣的高溫固硫及催化燃燒特性進行了深入系統(tǒng)的研究，其中著重將SrSO；、BaSO。、硅

3、鋁酸鹽和硫鋁酸鹽作為高溫穩(wěn)定固硫產(chǎn)物進行研究，系統(tǒng)研究了富含堿金屬和過渡金屬成分的礦物廢渣的催化鈣基固硫特性，并利用XRD晶相分析和SEM表面形態(tài)分析闡明了本文開發(fā)的新型高溫固硫劑的反應(yīng)機理，利用單顆爐和熱天平分別在恒溫和逐漸升溫條件下研究了多種礦物廢渣催化煤燃燒的動力學特性，利用正交試驗法研究了富含不同金屬氧化物成分的礦物廢渣的協(xié)同催化燃燒效果并利用SEM表面形態(tài)分析闡明了本文開發(fā)的新型助燃劑的反應(yīng)機理。經(jīng)過大量工業(yè)性試驗和示范工程應(yīng)

4、用研究，本文刨造性地提出爐內(nèi)兩段脫硫技術(shù)方案，在層燃爐上采用煤層摻混和空間噴粉相結(jié)合的兩段脫硫技術(shù)，使爐內(nèi)燃燒脫硫效果取得突破性進展，爐內(nèi)脫硫率由普遍得到的4∞以下提高到75％以上，水膜除塵器尾部增濕后整體脫硫率高達859左右經(jīng)國家級鑒定認為該技術(shù)達到國際先進水平；該技術(shù)高效廉價，環(huán)保和節(jié)能并舉并重具有顯著的經(jīng)濟社會效益和廣闊的應(yīng)用推廣前景，在數(shù)值摸擬方面，本文提出兩階段顆粒膨脹模型，研究了SO：初始濃度、鈣硫比、石灰石垃徑等各種參數(shù)變

5、化對爐內(nèi)噴鈣脫硫效果的影響規(guī)律，)——歹最后本文針對煤粉爐內(nèi)氧化還原氣氛的分布櫸氧，提出分級配風麗段噴鈣同時脫硫脫硝的技術(shù)方案，利用w型火焰煤粉熱態(tài)試驗爐，測定了大型煤粉爐內(nèi)sOdH，等各種煙氣成分濃度沿煙氣流程的動態(tài)變化規(guī)津并首次S對該技術(shù)的低污染燃燒效果進行了試驗驗證，發(fā)現(xiàn)采用燃燒器奇級配風燃燒技術(shù)將添加劑以Ca／S=2與一次風：某粉單混的脫硫率司達10—20％睨硝率可達30％左右。麗采用混噴兩段技術(shù)時iCa／S=3)，爐內(nèi)燃燒脫硫

6、率可大幅度提高到75％左右，爐內(nèi)脫硝率可達50％左右，關(guān)疆詞：煤燃燒高溫脫硫煅燒燒結(jié)催化燃燒兩段脫硫盱二大學博=學位論文程軍pLBSTlUCTThroughiOtSofindus礬altestsandapplicationsofdemonstrationDrojects山etuo—stagedesulfurizati013technologywasputforwardoriginallyThefirststepofltiSblendin

7、ginCOatbedandthesecondstepjSiniectioninfurnacespaceThisheytechnolog)greatlypromptedthesulfurremovalef!ficiencyofcalcium—basedsorbentsduringCOatcombustioninfurnltcesfirom40％tO75％Inadditionthewholedesulfurizationratecan_re

8、achabout85％throughflBegashumidificationin出ewa[erfilmseparatorTmStechnologyWasconsideredasallinternationalad、7anCedoneb3nationalappraisalBecauseofitslaigllefficiencylowCOStenvironment—protectingandener93sa、’ingthetechnolo

9、gyhasobviousbenefitsineconomyandsocietyandhaswideforegroundfora口口ticationandextensionInthefieldofnumericalsimulationatWOstageparticleexpansionmodelwasputfb九vardIthasbeenusedin血estudyoftheinfluenceofSO，initialconcentratio

10、nratioofcalciumtOsul觚particlediameteroflhnestoneandotherparametersOnthedesulfurizationefficiencyinlimestoneinjectionprocessAtlas[consideringthecharacteristicoxidizingandreducingCOIlditionsinpulverizedcoalfwedboilersasoca

11、lledairandcalci啪stagedtechnologyⅥ1asputforwardtOachievethesulfurandnitrogenremova／at血esametimeThe‘W’shapeflameexperimentalcombustionfurnaceWasusedThedynamiccoticentrationchangingOfvariouscompositionsoffluegasinthecombust

12、orincludingSO，andH：S，WaSmeasuredThecleancombustioneffectof血eairandcalciumstagedprocesswaS、’alidatedbvexperimentsforthefirsttimeItwasfound【Iatwhen山esorbentswasmixedupwitIlthepulverizedCOalwitllamolarratioCa／S=2andlTanSfef

13、redintotlefiunace6I’thefirstairthesulfurandnitrogenremovalefficiencvH。asrespectively1020％and30％whcnthetWOstagecalciuminjectionprocessu。ittlamolarratioCa／S=3Ⅵ’aSusedthesuffurandnitrogenremovalefficiencycouldbegreadyimprov