水煤浆燃中固硫技术研究

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1、水煤浆燃中固硫技术研究徐东耀，赵曙光，鲍媛媛，杨巧文，王祖讷（中国矿业大学北京校区化工与环境工程系，北京100083）摘要：对水煤浆燃烧固硫问题进行了初步探讨，指出水煤浆燃烧过程中结渣主要是常用的水煤浆添加剂会导致水煤浆的灰熔点下降所致；如果直接以钙系化合物作为水煤浆固硫剂，将导致水煤浆的灰熔点进一步下降，有时还会大大增加水煤浆的粘度，降低水煤浆的稳定性。因此，为了使水煤浆具有合适的粘度、稳定性，保持较高的灰熔点，同时实现水煤浆燃中固硫之目的，必须综合考虑添加剂和固硫剂的成分和用量。关键词：水煤浆；固硫；灰熔点由于

2、原油价格上涨，使燃油锅炉的燃料成本不断上升，迫使一些燃油锅炉不得不改用其他燃料。权衡改用燃料引起的锅炉改造费用和新燃料的价格等因素，有不少燃油锅炉改烧或拟改烧较价廉的水煤浆。水煤浆技术重新引起人们的重视，水煤浆的使用量逐年增加。然而，在推广应用水煤浆过程中也遇到了一些难题。目前，一个迫切需要解决的问题是水煤浆燃烧过程中的结渣问题。作者认为，造成水煤浆在燃烧过程中结渣的原因有：一是由于水煤浆雾化、配风不良，导致水煤浆燃烧不稳，出现水煤浆快速干燥和焦化成半焦，这些半焦极易粘结在炽热的炉壁上，导致结渣，渣体呈灰黑色；二是

3、由于水煤浆燃烧温度高于渣的灰熔点，导致熔融的渣在炉膛内“挂壁”结渣，这种渣呈灰白色，其硬度远大于前者。解决灰黑色渣问题，关键在于改善水煤浆雾化和配风工艺，有时还要考虑改变制浆用的煤种。解决灰白渣问题，则必须找出导致水煤浆的灰熔点下降的主要原因。水煤浆代油燃烧不仅受经济因素的影响，还受环保政策限制。如果燃用水煤浆时锅炉的污染物排放量远大于燃油锅炉的排放量，那么，即使代油的经济效益显著，水煤浆代油还是难以实现。众所周知，燃用水煤浆产生的主要污染物是烟尘和二氧化硫。如果不采取措施，这两种污染物的排放量都将大大超过燃油锅炉

4、的排放量。其中烟尘的排放可以通过高效除尘系统得到控制，实现达标排放；二氧化硫的排放则可通过选用低硫原煤和在水煤浆中添加固硫剂的方法实现控制。鉴于水煤浆的产量不断增加，优质低硫煤资源越来越缺乏，人们不得不选用较高硫分的原煤作为制浆用煤，因而有必要对在水煤浆中添加固硫剂以控制二氧化硫排放的方法进行研究。本文旨在对添加固硫剂后，水煤浆性能的变化和固硫剂的固硫效果进行探讨。1试验部分1.1试验用煤试验用煤为山东新汶矿业集团汶南矿的浮选精煤。按照GB212-77和GB214-83对试验用煤进行分析，结果见表1。表1试验用煤的

5、分析结果煤样V-1ad/％Aad/％St,d/％Q/MJ·kg浮选精煤32.849.21.825.41.2试验用煤和水煤浆的灰熔点按照GB219-74的规范，先测量试验用煤的灰熔点，而后将其制成水煤浆。所用的添加剂是常用价廉的CWS-1型添加剂，该添加剂的特点是含有钾和钠等元素。然后将水煤浆雾化干燥、燃烧，测出其灰熔点，结果见表2。在表2中，TD为渣的变形温度；TS为渣的软化温度；TF为灰的流动温度。这些温度是在弱还原性气氛下测得的。在置信度为95%时，灰熔点的绝对误差为±23℃以下。表2试验用煤和水煤浆的灰熔点测

6、试结果℃试样TDTSTF试验用煤118612661334水煤浆1125119812551.3钙系固硫剂对水煤浆灰熔点和粘度的影响按不同的钙硫比分别往水煤浆中加入钙系化合物，得到固硫剂对水煤浆的性能（粘度、灰熔点）的影响，结果分别见表3和表4。在置信度为95%时，水煤-3浆的粘度的绝对误差为±16×10Pa·s以下。表3钙系固硫剂对水煤浆灰熔点的影响℃钙硫比（Ca/S）固硫剂11.21.41.6氧化钙1165115811421133碳酸钙1175118811801183-3表4钙系固硫剂对水煤浆粘度的影响10Pa·s

7、钙硫比（Ca/S）固硫剂011.21.41.6氧化钙720820860915984碳酸钙7727868128108201.4CWSFS-1型固硫剂对水煤浆性能和固硫率的影响运用X射线荧光光谱仪（XRFA）分析灰渣中的硫分，通过比较未加固硫剂和已加固硫剂的两种水煤浆灰渣的硫分，按下式计算出固硫率：RFS=SAT·A/C·ST式中：SAT为灰渣的全硫分，%；A为试样的灰分%；C为试样中原煤的质量百分数，%；ST为试样中原煤的全硫分，%。计算结果见表5。在置信度95%下，固硫率的绝对误差在±4%以下。表5CWSFS-1型

8、固硫剂对水煤浆性能和固硫率的影响-3镁硫比灰熔点Ts/℃粘度/10Pa·sRFS/％0119872001.01190770531.21186796611.41183828631.61184880672结果与讨论从表2可以看出，水煤浆的灰熔点比原煤的灰熔点低。导致水煤浆灰熔点下降的原因可能是由于加入水煤浆中的添加剂（CWS-1）或煤的粒度大幅度减小引起的。为此