煤粉快速熱解制備粉狀活性焦及副產熱解氣的實驗研究.pdf

1、以煤煙型為主的大氣污染一直是我國面臨的重大難題，我國SO2減排形勢非常嚴峻，同時，我國也是硫磺資源匱乏的硫磺進口大國。在此背景下，可實現(xiàn)煙氣中硫資源回收利用的活性焦干法煙氣脫硫工藝逐漸得到關注。但傳統(tǒng)顆粒狀定型活性焦的生產成本居高不下，導致其大規(guī)模推廣應用受到限制。針對傳統(tǒng)顆粒狀活性焦制備成本高的問題，本課題組提出并開發(fā)了一步法煤粉快速熱解制備不定型粉狀活性焦的工藝方法并進行了系統(tǒng)地研究，證實了該技術的可行性。但本課題組前期的研究工作主

2、要針對粉狀活性焦制備工藝的固相產物——活性焦，而對于活性焦制備過程的氣相產物——制焦熱解氣的研究還有欠缺，所設計的粉狀活性焦制備實驗工況也與實際應用有較大差別。因此，關于粉狀活性焦快速制備工藝參數(shù)對活性焦孔隙結構特性和制焦熱解氣的影響還需要進一步的研究。
　　針對課題組前期研究工作中所欠缺的內容，本文首先對粉狀活性焦制備實驗系統(tǒng)進行改進，保證在完成粉狀活性焦制備的同時，能夠對制焦熱解氣進行分析測試。然后，在該實驗系統(tǒng)上以蒙東褐煤為

3、制焦原料，重新設計了更符合實際應用的實驗工況，分別研究了制備溫度、過量氧氣系數(shù)以及反應氣氛對活性焦孔隙結構特性和制焦熱解氣的影響。
　　對活性焦孔隙結構特性的研究表明，制備溫度升高會促進活性焦孔隙結構尤其是微孔結構的形成與發(fā)展，但溫度過高時會破壞活性焦的孔隙結構;過量氧氣系數(shù)的增加會大幅提高活性焦的燒失率，導致活性焦的孔隙結構因過度燒蝕遭到嚴重破壞;反應氣氛中的氧氣、二氧化碳和水蒸氣的濃度變化均會影響活性焦的孔隙結構特性，其中氧氣

4、濃度的影響最明顯，二氧化碳的存在能在一定程度上抑制中大孔結構的形成，水蒸氣濃度的提高能促進更多微孔向中孔結構發(fā)展。
　　對制焦熱解氣的研究表明，制備溫度升高在提升原煤顆粒揮發(fā)分釋放速率的同時會促進C與O2的不完全燃燒反應，大幅提高CO的產率;過量氧氣系數(shù)的增加會使C與O2完全燃燒生成CO2的反應逐漸占據主要份額，導致CO和H2的產率急劇下降;反應氣氛中的氧氣、二氧化碳和水蒸氣的濃度變化對制焦熱解氣的影響各不相同，氧氣濃度為6％時，

5、CO和H2產率達到峰值，CO2濃度的增加會提高CO產率而對H2產率沒有影響，增大水蒸氣濃度則會促進H2和CO2的生成，但會消耗更多的CO。
　　最后，結合機理實驗研究結果，在本論文實驗工況范圍內，優(yōu)選制焦條件為:制備溫度為950℃、過量氧氣系數(shù)為0.3、氧氣濃度為6％、二氧化碳濃度為12％、水蒸氣濃度為10％，提出設計原則，指導設計搭建了1MW粉狀活性焦快速制備小試試驗系統(tǒng)并進行了驗證試驗，試驗結果表明小試試驗制備粉狀活性焦的孔隙