高温固硫催化燃烧添加剂的研发及其产业化应用

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1、高温固硫催化燃烧添加剂的研发及其产业化应用宋玉彩乌亮罗卫红潘建强浙江省洁净煤技术研究开发中心摘要：本文针对工业锅炉量大面广、治理困难的二氧化硫污染现状，提出利用工业废渣和矿物原料研制高温固硫催化燃烧添加剂，并通过大量的试验研制出了新型固硫催化燃烧添加剂－ZDM型添加剂。并采用两段燃烧脱硫技术在工业链条炉上进行了一系列的工业试验，结果表明：在炉温高达1200℃以上时，ZDM型添加剂单混脱硫率可达40％以上，混喷结合的两段脱硫技术可达70％以上，而且具有催化燃烧，降低NOx排放等效果。关键词：钙基固硫剂固硫率固硫促进剂ZDM型添加剂两段燃烧脱硫技术产业化0

2、引言我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，每年SO2排放总量约达2000万吨，造成了严重的煤烟型大气污染，每年给我国造成的经济损失上千亿元。在我国二氧化硫排放的总量中，其中电站锅炉燃煤SO2排放量约占1/2，而中小型工业锅炉燃煤SO2排放量约占1/3[1]。由于电站燃煤锅炉脱硫技术比较成熟，相对来说治理比较容易，而我国目前中小型工业锅炉有50多万台，由于其量大面广、低空排烟、污染严重，治理比较困难，已经成为我国SO2污染控制工程的重点和难点问题。因此，研究中小型工业锅炉的二氧化硫污染排放控制技术措施，对整个SO2污染控制工程将具有重要的意义。通过在燃煤中

3、掺混固硫剂实现以链条炉为主的工业锅炉燃烧固硫，对量大面广、难以管理、SO2污染排放严重的中小型工业锅炉污染控制来说是一种最经济方便的脱硫措施。但链条炉的燃烧固硫效率普遍偏低，目前可信的固硫效率基本在30％以下，不能满足环保的要求。本文通过添加固硫促进剂巩固高温下脱硫效果，并通过两段脱硫技术实现工业锅炉的产业化应用，从而实现工业锅炉的SO2污染控制。1试验模拟系统和试验方法 1.1试验模拟系统本文的试验模拟系统分为小、中、大三种。小型试验装置是指智能定硫仪动态试验系统，由一套ZCS-1型智能定硫仪、数据采集板和计算机组成。炉温可在800～1350℃范围内

4、根据需要设定；中型试验装置是指0.5T/h链条炉，如图1所示；大型试验装置是工业用4T/h和10T/h链条炉。1.2实验方法268在智能定硫仪上实验时，先称取一定量的煤粉和一定比例的固硫剂均匀混合，制成试验煤样。然后称取试验煤样约50mg于瓷舟内作试样，放入温度已设定好的管式电炉，经自动送样机构送入炉内，同时通过数据采集板采集动态硫析出值。当煤中SO2不再析出，实验结束，数据采集系统停止采集，输出积分值，同时自动送样机构将瓷舟拉出，主机面板显示该试样释放出的硫量，每个煤样做三个平行样，取其平均值为该煤样的硫析出量。1.3固硫率的计算方法试验时先测出原煤

5、样的空白样析出量S0作为基准，然后再测出加入了添加剂后的硫析出量S，二者之差再与空白样做比较，即可求出该固硫剂的固硫率。固硫率%=(So-S)/So*100%1.汽压表2.汽温计3.漏煤口4.火焰温度测点5.出渣口6.给水流量计7.给水温度计8.省煤器前烟温测点9.排烟温度及烟气成分测点图10.5t/h链条炉洁净燃烧试验系统图 2   试验结果与讨论钙基添加剂的成分分析如表1所示，根据利用x-射线衍射仪对方解石做的定性分析和半定量分析，方解石的晶相组成为：①CaCO3约98%；②α—SiO2约2%。试验用黄陵煤的煤质分析如表2所示。表1钙基固硫添加剂的

6、成分分析成分CaOSiO2Al2O3Fe2O3MgOTiO2SO2K2ONa2O电石渣(Ca(OH)2)60.985.423.000.190.000.080.280.070.05白泥(CaCO3)49.445.980.370.060.030.000.070.161.90 表2黄陵煤的煤质分析工业分析元素分析发热量Mad%Aad%Vad%FCad%Cad%Had%Oad%Nad%Sad%Qnet,adkJ/g3.8523.6826.9845.4958.933.428.151.121.0524493.9 2682.1钙基固硫添加剂煅烧后的孔隙特性为了分析

7、不同矿物原料和工业废渣的脱硫机理，我们对有代表性的钙基添加剂方解石和电石渣在1200℃煅烧后的微观结构进行了分析，分析仪器是美国Quantachrome公司生产的Poremaster60全自动压汞仪和SEM扫描电子显微镜。结果如图2至图9所示。由图2和图3可以看出，不同的钙基添加剂煅烧后的孔隙特性有很大的差异，方解石是先升后降，而电石渣呈一直下降趋势。在开始煅烧的15秒以内电石渣的比表面积明显比方解石的大，而当煅烧时间大于15秒以后，方解石的比表面积开始大于电石渣的比表面积，这主要是因为方解石是矿物原料，在煅烧过程中，CaCO3发生分解反应，结构密实的

8、方解石内部结构瓦解，二氧化碳的释放使得其结构疏松，比表面积和孔隙率都急剧上升，当煅烧一定时间后