型煤固硫剂

刘东平

型煤固硫剂

刘东平

介绍了型煤燃烧过程中，替代型煤黏结剂并具有固硫作用的固硫剂的种类、机理及应用。

型煤固硫；固硫剂；固硫机理

工业型煤燃烧固硫技术是为防治大气污染并在原工业型煤技术基础上发展起来的。原来工业型煤开发的目的是为了提高煤的利用率和利用价值，如将褐煤压制成型煤提供工业燃用、将无烟煤末制成型煤替代块煤使用、将烟煤末成型供层燃炉用等。或将若干煤种的煤末按一定比例混合压制成型煤，以分别满足炼焦、造纸和工业燃烧等多种用途的不同要求。为了脱硫的需要，人们开始用具有固硫作用的物质替代型煤黏结剂，便产生了型煤燃烧固硫技术。

1 型煤固硫剂的种类

工业型煤固硫按固硫剂的化学形态可分为钙系、钠系及其他3大类。其特点是：①来源广泛、价格便宜；②碱性较强，对SO2具有较高的吸收能力；③热化学性能稳定，与SO2反应生成硫酸盐在炉温下不易发生热分解；④不产生臭味和刺激性有毒二次污染物质；⑤加入量少，不影响工业锅炉炉窑对发热量的需求。

常用的钙系固硫剂有：金属氧化物CaO、MgO等；氢氧化物如Ca(OH)2、Mg(OH)2等；盐类如CaCO3、MgCO3等。

钠系固硫剂有：氢氧化物如NaOH、KOH等；盐类如 NaCO3、K2CO3等。

目前，使用最多，价廉易得的是CaCO3、CaO、Ca(OH)2，即钙系固硫剂。

2 钙系固硫剂的固硫机理

钙系固硫剂在燃煤过程中的主要反应。

反应式CaSO3=CaO+SO2和CaO+SO2=CaSO3表明，石灰石和白云石需先热分解成CaO才能有效固硫。由其燃烧温度可知，用于850℃～950℃温度范围内的循环流化床锅炉脱硫最为合适。若单独用于型煤固硫，因石灰石分解吸热有助于扼制燃烧温度，高温固硫性能会有一定改善。

就两种固硫产物的基本形态而言，CaSO3及CaSO4热分解温度分别为1 040℃和1 320℃。在还原性气氛中，它们的热稳定性更差，分解温度更低。纯CaSO4在1 100℃就有SO2放出，在1 200℃可达到峰值浓度。在工业层燃炉中，实际上总在高温和弱还原性气氛的旺火时段。在这种燃烧条件下，一方面进行着固硫合成反应，另一方面生成的固硫产物同时发生分解。分解释放的SO2又能与尚存的或重新分解产生的CaO发生反应。如此反复，而在总体上表现出热分解过程为主，固硫率下降的效果。利用添加剂可克服钙基固硫剂本身的局限性。有关试验表明利用添加剂能经济有效地提高钙系固硫剂的低温反应活性，特别是提高抗高温分解的能力，亦即能在较大程度上保留较低燃烧温度下的固硫效果。研究表明，既经济又有较好效果的如硅铁系列添加剂，固硫率达到40%～60%。

研究结果表明：铁、镁、锰、锌、铜等多种金属氧化物都能提高钙基固硫的低温反应活性，铬、锶和钡等金属氧化物则能显著提高1 100℃～1 300℃温度段的燃烧固硫率，其活化作用按文中排序递增。

3 可利用的固硫剂

可利用废料作固硫剂，如电石渣、碱性造纸黑液、硫矿渣、盐泥、糖泥、钙渣、烟道灰等以及其他金属氧化物。

电石渣：电石渣的成分为Ca(OH)2和CaO等，实为钙系固硫剂。其固硫原理与石灰石等是类似的，而固硫效果好于石灰石。有人专门做过这方面的研究，用电石渣 （Ca(OH)2，CaO） 和石灰石粉CaCO3、大理石（CaCO3，MgCO3）进行实验比较证明，电石渣是制作工业固硫型煤较好的固硫剂。

碱性造纸黑液既是黏结剂又是固硫剂，具有典型的废物资源化和废水-废气综合治理的意义。目前开发出来的较好的固硫型煤黏结剂有两种。

（1）改性黑液黏结剂

改性黑液黏结剂即由碱性制浆造纸黑液经风化煤改性反应制成。重庆大学已开发出加有少量不同添加剂的6种改性黑液系列黏结剂，可使型煤性能大为提高。

（2） 高活性B5型煤黏结剂

这是一种以造纸黑液和膨润土为主要原料经一定工艺活化而成的复合黏结剂，由中国矿业大学研制开发。B5型煤黏结剂不但适用性广，型煤强度高，且能大幅度提高型煤反应活性。

4 结束语

钙基固硫剂在850℃左右固硫效果最好。在850℃以前，以固硫合成反应为主；在850℃之后，因CaO晶粒结构变化和更高温度下固硫产物的分解，固硫剂的固硫率都随温度升高而下跌。

Type Coal Desulfurization Agent

Liu Dongping

This paper introduces the type,mechanism and application of the desulfurization agent with solid sulfur function which can substitute for type coal cohere agent in the process of type coal combustion.

type coal solid sulfur;solid sulfur agent;solid sulfuring mechanism

X701.3

A

1000-4866（2011）04-0004-02

刘东平，1990年毕业于山西省国营大众机械厂职工大学，现在大同煤矿集团公司化工厂工作，助理工程师。

2011-09-07

2011-09-28