水煤浆燃烧脱硫剂优选的探讨

第5卷第1期华北科技学院学报008年1月水煤浆燃烧脱硫剂优选的探讨唐海香1③,张荣曾',徐志强(1,中国矿业大学(北京校区)化学与环境学院北京100083;2.华北科技学院环境工程系,北京东燕郊101601)摘要;选用碳酸钙、氢氧化钙和氧化钙三种脱硫剂进行水煤浆燃烧脱琥实验,同时,测定和研究了水煤浆中分别加入易解离(氢氧化钙)和不易解离(碳酸钙)两类脱硫剂对水煤浆流变性的影响。实验表明,易解离的氢氧化钙虽然脱硫率相对较高,但加入水煤浆后,浆体呈现出不流动的状态,不适合用作水煤浆燃烧脱硫剂;而水煤浆加入不溶于水的碳酸钙后,其抗温升、抗剪切能力强,水煤浆仍具有较好的流动特性。关键词:水煤浆;脱硫剂;流变性中图分类号:X382.1文献标识码:A文章编号:1672-7169(2008)01-0031-03水煤浆是一种新型低污染代油燃料,它含有1所示,由库伦积分仪、温度控制仪、气体处理装约70%的煤、30%左右的水和少量添加剂。水煤置、管式电炉、电解池和搅拌器组成。浆作为一种煤基燃料,由于其具有良好的流动性气体处理装置能像液体燃料那样易于储存、管道输送和雾化燃烧,同时,可明显减少NO,和SO2的排放,因此具库仑积分仪有广阔的发展前景。电解但是,随着国家环境保护要求的日益提高,常规水煤浆燃烧造成的污染排放也可能超标,尤其SO2的排放,所以,仅仅依靠水煤浆制浆用煤的燃管式电炉搅拌器温度控制仪烧前脱硫还不够,在水煤浆的使用过程中还需要进一步脱硫。图1脱硫试验装置脱硫型水煤浆中含有一定量的脱硫剂。它具12试验结果有脱硫成本低,运行简单,脱硫效果好等特点2。选取Ca(OH)2、CaCO3、CaO三种脱硫剂,用同时经济高效的脱硫型水煤浆还为高硫煤的利用山东良庄矿煤进行脱硫试验,CaS比分别为10提供了一条新的途径,对富含有机硫和黄铁矿嵌布1.5、2.0、2.5,燃烧温度分别800℃、900℃、粒度细的高硫煤的利用尤为重要。因此进一步深1000℃、100℃C、1200℃,试验数据如图2~图5人研究水煤浆燃烧脱硫技术,特别是研发高效、适所示。用于水煤浆的脱硫剂具有重要的现实意义。氧化钙△碳酸钙粉煤和水煤浆虽然都是煤基燃料,但粉煤属固体燃料,而水煤浆属液态燃料,两种不同类型的口氢氧化钙燃料对脱硫剂的质量要求也不同。对粉煤固硫来说,选择脱硫剂的依据是脱硫率高、且制造成本低。而在研究开发水煤浆燃烧脱硫剂时,不但要考虑其燃烧脱硫效果,还要分析研究脱硫剂对水煤浆流变性和稳定性的影响。850950105011501脱硫剂脱硫试验及结果1.1试验方法图2Ca/S=1时三种脱硫剂的脱硫率燃烧脱硫试验釆用ZCL型自动测硫仪,如图①收稿日期:2008-01-17②作者简介:唐海香(1965-),女江西丰城人,博士,华北科技学院教授31第5卷第1华北科技学院学报08年1月一氧化钙一△碳酸钙空洞堵塞,从而影响了脱硫剂与含硫气体的反应,氢氧化钙大大降低了脱硫剂的利用率。2脱硫剂对水煤浆流变性的影响21试验方法试验室台架制得普通水煤浆后,取该水煤浆样品每个约100ml,按Ca/S为1.5的比例加入脱501050150硫剂CaCO3、、Ca(OH)2(本实验采用分析纯粒度温度℃3794微米)。将加入脱硫剂的水煤浆密封后首图3ca/S=1.5时三种脱硫剂的脱硫率先在超声波中振打30分钟,然后用搅拌机将每个样品分别搅拌10分钟,这样处理的目的是使脱硫氧化钙△碳酸一口氢氧化钙剂充分分散到水煤浆中形成较稳定的悬浮液。搅拌均匀后,采用成都仪器厂生产的同轴圆筒上旋式NXS-11A型旋转粘度计测量粘度,读数后通过国家水煤浆中心制浆技术研究所张荣曾教授开发的相关软件,算出剪切速率为下的表观粘度75082.2测定结果及分析温度℃2.1.1CaCO3对水煤浆流变性的影响图4Ca/S=2.0时三种脱硫剂的脱硫率加入CaCO3后,水煤浆的抗温升、抗剪切结一氢氧化钙果如表1、表2所示。·碳酸钙表1加入CaCO3后水煤浆的抗温升试验结果温度(℃)粘度流体类型常温283.40宾汉流体95010501150温度℃表2加入CaCO3后水煤浆的抗剪切试验结果5Ca/S=2.5时三种脱硫剂的脱硫率件魏拌时间粘度ryPa流体类型由图2~图5可见:Ca(OH)2的脱硫率比转速720m/rn3012567.50屈服假塑流体caCO3和CaO高,燃烧温度高于900℃时,三种脱补加药剂%+水3015.34宾汉流体硫剂的脱硫效果依次为Ca(OH)2>CaCO3>转速11403011976.89屈服假塑流体CaO;温度超过1000℃后,随着温度的升高,脱硫补加药剂00%+水10835.12宾汉流体率逐渐降低,且三种脱硫剂脱硫率的差值不断减小。因为温度过高,生成的硫酸钙会开始大量分由表1可知,水煤浆中加入CaCO3后,随着解,另一方面,温度过高,会出现脱硫剂高温烧结温的升高,浆体逐渐变稀,即水煤浆的粘度逐渐减和多孔结构堵塞,致使颗粒的比表面积急剧下降。小,但屈服应力也逐渐减小。说明有良好的抗温实际反应中,由于含硫气体首先与脱硫剂表面反升性能但同时稳定性变差。应形成CaSO4,CaSO4的摩尔体积大于脱硫剂的由表2可知随着剪切强度的加大,其表观粘摩尔体积使脱硫剂表面被CaSO4所覆盖,造成度降低,但其屈服应力也相应减小,说明浆体的流32第1期唐海香等:水煤浆燃烧脱硫剂优选的探讨变性较好,但稳定性在降低此,开发高效的水煤浆脱硫剂是提高水煤浆脱硫2.2.2Ca(OH)2对水煤浆流变性的影响效果的关键之普通水煤浆中加入Ca(OH)2后,在常温下,2)易解离的脱硫剂如氢氧化钙,虽然其脱硫搅拌均匀后浆体呈现不流动状态无法测出其粘率比较高,但加入水煤浆后常温下浆体呈现不度在补加千分之五分散剂和水(保持浓度)后,流动状态即此时的水煤浆已经不具有流体特性。其粘度为1326ma.s,分析原因:Ca(OH)2比Ca因此,该类脱硫剂即使脱硫率很高但也不适合用CO3有更强的亲水性,Ca2较活跃对浆体粘度的作水煤浆脱硫剂。影响更明显。3)不易解离的碳酸钙,其脱硫效果虽比氢氧由此可以看出:虽然Ca(OH)2的脱硫率比C化钙略低,但碳酸钙加入水媒浆后,不会改变流体C高但从成浆性分析来看,由于Ca(OH)2加入的特征,且具有剪切变稀、温升变稀的特点,有利水煤浆后表观粘度急剧上升流动性恶化较大因于水煤浆的生产管道输送和雾化燃烧流体类型此,Ca(OH)2不适合用作水煤浆燃烧脱硫剂。多为屈服假塑体、宾汉流体等,可以用作水煤浆脱3结论硫剂。4)开发水煤浆脱硫剂的过程中,除了要考虑通过对燃烧脱硫试验及流变性试验结果进行其脱硫效果之外,同时,水煤浆脱硫剂的加人不应分析和研究,得出如下结论:改变浆体的流体特性,应该对水煤浆的流变性和1)脱硫型水煤浆脱硫效果的高低取决于脱稳定性没有影响或者影响很小硫剂的性能、脱硫剂的用量燃烧温度等因素。当参考文献温度过高时,不但脱硫剂CaO中小孔被烧结,而[l1]张荣曾,煤炭加工在防治燃煤污染中的地位且脱硫生成的硫酸盐被分解,重新释放出SO2。[D].全国选煤论文集,2005:101-105对于一定的燃烧锅炉来说,燃烧温度基本一定,增[2]张永照然煤锅炉脱硫技术综述[玎].工业锅加脱硫剂的用量对脱硫效果的提高是有限的。因炉,2003,(3):1-11Discussions on Optimum Seeking CWM DesulfurizerTANG Haixiang, ZHANG Rongzeng, XU Zhigang(1. School of Chemical and Environmental Engineering, China University ofMining Technology( Beijing), Beijing 1000832. Department of Environmental Engineering, North China Institute Science andTechnology, Yanjiao Beijing-East 101601)Abstract: CaCO,, Ca( OH), and Cao were used on sulfur retention when CWM combustioning. The effects of CaCO, and Ca( OH)2 on rheological characteristics of CWM were also investigated at the same time. The results of tests on desulfuration andrheological characteristics show that Ca( OH), is better than CaCO, in respect of the desulfurated effect, but when Ca( OH)zap-pended to CWM, calcium ion will appear resulting in decreasing in flowability, thus it is not suitable for CWM desulphurizer during combustion. CaCO, is not dissociative in water. There are few harmful effects on rheological characteristics, even at a largerange of temperature and shear rate.Key words: CWM: Desulphurizer rheological characteristics