高硫煤解耦燃燒過程中S、Hg協(xié)同控制的試驗研究.pdf

1、目前，我國燃煤大氣污染日趨嚴(yán)重，國家大力推進(jìn)實施燃煤電廠超低排放控制技術(shù)，致使煤燃燒后產(chǎn)生的主要污染物——SO2末端控制工藝日趨復(fù)雜、運行成本越來越高。同時，燃煤電廠汞污染廣受關(guān)注，其對環(huán)境造成的危害日益加劇。到目前為止，我國尚沒有商業(yè)化的燃煤電廠經(jīng)濟(jì)、高效的脫汞技術(shù)。
　　研究表明，高硫煤中硫、汞賦存含量存在正相關(guān)性，煙氣脫汞吸附劑中硫、汞也存在正相關(guān)性，此外，煤中S、Hg在熱解時具有相似的析出溫度窗口，并且S、Hg析出產(chǎn)物間存

2、在化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)，因此，可實現(xiàn)煤熱解過程中的減量化。煤熱解氣體中含硫組分主要為H2S，燃煤煙氣中含硫氣體主要為SO2，而H2S與SO2在一定條件下反應(yīng)可以生成單質(zhì)S。汞不論在熱解或燃燒過程，其主要組分均為Hg0，單質(zhì)硫可以與單質(zhì)汞反應(yīng)生成HgS。
　　基于此，本文提出了一種新的低硫汞排放的煤燃燒方法，其基本思想是將高硫煤燃燒過程解耦為熱解、燃燒子過程，首先通過控制硫的析出產(chǎn)物—H2S、SO2之間反應(yīng)生成單質(zhì)硫，然后與熱解出的Hg反應(yīng)

3、生成HgS，最終從熱解氣體中排出，實現(xiàn)煤中大部分硫、汞在燃燒初始過程的協(xié)同控制。
　　基于上述技術(shù)路線，本文搭建了兩套試驗系統(tǒng):H2S-SO2反應(yīng)試驗系統(tǒng)及S-Hg反應(yīng)試驗系統(tǒng)。首先試驗研究了低濃度H2S與SO2的反應(yīng)特性及各因素對該反應(yīng)的影響。研究發(fā)現(xiàn)在無催化劑添加的條件下，H2S與SO2反應(yīng)難以進(jìn)行，過高的反應(yīng)溫度降低了經(jīng)濟(jì)性與安全性，在實際生產(chǎn)中難以應(yīng)用。催化劑的加入可大大降低H2S與SO2的反應(yīng)溫度，250℃左右時達(dá)到最高

4、反應(yīng)率為87％。繼續(xù)升高溫度并不會提升反應(yīng)率。摩爾比H2S∶ SO2=2∶1時，平均反應(yīng)率最高且剩余氣體較少，為最佳反應(yīng)摩爾比。反應(yīng)時間的增加可使反應(yīng)更加徹底，平均反應(yīng)率也升高，但當(dāng)反應(yīng)時間大于2s時，平均反應(yīng)率的升高已不再明顯。催化劑加入量變化對平均反應(yīng)率影響并不大，試驗所用A、B型催化劑對反應(yīng)的作用效果類似。O2濃度對反應(yīng)影響較大，H2S與O2發(fā)生反應(yīng)，氣體配比失常，限制了平衡向生成硫的方向移動。當(dāng)O2參與反應(yīng)時應(yīng)根據(jù)O2濃度適當(dāng)提

5、高H2S濃度，或降低SO2濃度，控制H2S的濃度與SO2及O2的濃度和的比為2∶1時，反應(yīng)效果最佳。CO2的加入對主反應(yīng)影響較小，基本沒有副反應(yīng)發(fā)生，因此可認(rèn)為CO2對該反應(yīng)幾乎沒有影響。
　　其次，試驗研究了單質(zhì)S與汞蒸氣的反應(yīng)特性及其溫度對反應(yīng)的影響。通過在固定床上的模擬反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)在常溫下即可進(jìn)行單質(zhì)S與單質(zhì)Hg的反應(yīng)，但低溫時反應(yīng)速率較低，汞的氧化率也較低。隨溫度升高，S與Hg的反應(yīng)速率升高，在250℃時汞的氧化率為55％，