影响煤燃烧固硫反应的主要因素

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1、影响煤燃烧固硫反应的主要因素及其机理研究进展侯宇（西安交通大学能源与动力工程学院，陕西西安710049）[内容摘要]对影响煤燃烧固硫反应的主要因素进行了分析，认为反应温度和气氛是影响固硫效率的关键因素。对国内外学者关于这两因素对固硫效率的影响进行了回顾和分析，并在前人研究的基础上提出了关于燃烧过程中固硫化学反应机理研究的发展趋势。[关键词]煤燃烧；固硫；机理研究DevelopmentofsulfurretentionmechanismsandfactorsduringcoalcombustionprocessHOUYu(SchoolofenergyandpowerEngineering

2、,Xi’anJiaotongUniversity,Xi’an710049,China)Abstract:Combustionsulfurretentionwhichisimportantoneofthedesulfurizationisusedwidelyinfluidized-bedboilerandpulverized-coalboiler.Foralowercostlyandmoreefficiencysulfurretentiontechnology,worldwidescholarshaveprocessednumbersofexperimentalandmechanical

3、investigation.Thispaperdiscussesthesecontentionbasedoncurrentliteratures.Moreover,someofthemostfeasibleresearchprogramsaresuggested.Keywords:coalcombustion;sulfurretention;mechanism一.概述煤是我国最主要的能源之一，在一次能源消费量中占75%。但是煤直接燃烧产生的是引起酸雨的主要原因。1995年我国超过美国成为世界第一大排放国，每年由于酸雨造成的损失超过1000亿元人民币。在煤的燃烧过程中，95%以上的硫转化

4、成。如何清洁高效的利用煤已成为我国面临的主要问题之一。自从1929年伦敦电力公司BATTERSEA电站第一次使用电站锅炉脱硫系统以来，人们已经对脱硫的机理进行了大量而又深入的研究。燃烧过程中使用钙基固硫剂实现脱硫的技术因其投资小、占地面积小、易于老锅炉改造等优点成为最主要的脱硫技术之一。但是固硫化学反应的机理非常复杂，受到温度、气氛、固硫剂颗粒特性、添加剂等多方面因素的影响，这为对反应机理的研究带来了很大的困难。本文主要在操作温度、反应气氛等两方面对前人的工作做以介绍和分析，并且据此提出了这两方面工作的发展趋势。一.硫盐化反应概述考虑到价格及实用性，钙基固硫剂被广泛使用于煤粉炉和循环流

5、化床燃烧过程中的固硫反应。在煤燃烧过程中先被氧化成。大气压下，石灰石固硫主要通过煅烧和硫酸盐化两个反应：在流化床的温区内（800－900℃），碳酸钙与二氧化硫的反应速度非常慢，所以直接反应而吸收的非常少，必须经由的煅烧而转变为氧化钙。煅烧反应进行的比较快，但是必须在的分压力小于系统给定温度下的平衡分压力时，此反应才会发生[1]。常压锅炉中的操作温度在750℃以上时，系统中的分压力大概为15kpa，小于此时的平衡压力，所以煅烧反应可以进行。而在温度低于850℃，运行压力为1～2Mpa时，则不会发生煅烧。多数石灰石都是低孔隙结构，孔隙直径其值大致分布在1%～9%的范围内。大多数的石灰石都以

6、方解石的结构存在。另外一种钙基固硫剂是白云石（菱形结构），其的摩尔比在1～1.2之间。在相同的条件下，白云石的反应活性被认为比石灰石更高，这主要是因为白云石在煅烧的过程中形成，而在锅炉的操作条件下并不发生硫酸盐化反应，所以可以保持吸收剂的多孔性，有利于硫酸盐化反应的进行。总体来讲，越“老”的石灰石结构越紧凑，晶格越完整，反应活性越低；反之，越“年轻”的石灰石反应活性越高。硫酸盐化的主要产物是,并包含还原性气氛下产生的少量。硫酸盐化过程可以分为两个途径，即：；；和：；；而且前者主要发生在低温段，因为这里可以保持稳定；而后者反应主要发生在高温情况（850℃）[2]，由于煤中含有重金属盐杂质

7、，在其催化作用下更容易产生。实验发现和的反应与有关，是这个反应的重要的中间产物。但是相反的观点却认为，并不是硫酸盐化反应中必要的一步，因为如果这样，硫酸盐化反应将是气相控制过程，而不受石灰石本身的属性所影响，也就是说所有的石灰石都将有相同的反应活性和转化效率[3]。通常都认为两者同时发生，只是后者反应速度比前者更快。硫酸盐化反应是一个连续的过程，直到生成的完全堵塞了孔隙，并且形成了未反应的内核。反应过程中，一般认为固硫剂理论上最高的转化效率大概