高硫煤解耦燃燒過程中S、Hg協(xié)同控制的試驗研究.pdf

1、目前，我國燃煤大氣污染日趨嚴重，國家大力推進實施燃煤電廠超低排放控制技術，致使煤燃燒后產生的主要污染物——SO2末端控制工藝日趨復雜、運行成本越來越高。同時，燃煤電廠汞污染廣受關注，其對環(huán)境造成的危害日益加劇。到目前為止，我國尚沒有商業(yè)化的燃煤電廠經濟、高效的脫汞技術。
　　研究表明，高硫煤中硫、汞賦存含量存在正相關性，煙氣脫汞吸附劑中硫、汞也存在正相關性，此外，煤中S、Hg在熱解時具有相似的析出溫度窗口，并且S、Hg析出產物間存

2、在化學反應基礎，因此，可實現(xiàn)煤熱解過程中的減量化。煤熱解氣體中含硫組分主要為H2S，燃煤煙氣中含硫氣體主要為SO2，而H2S與SO2在一定條件下反應可以生成單質S。汞不論在熱解或燃燒過程，其主要組分均為Hg0，單質硫可以與單質汞反應生成HgS。
　　基于此，本文提出了一種新的低硫汞排放的煤燃燒方法，其基本思想是將高硫煤燃燒過程解耦為熱解、燃燒子過程，首先通過控制硫的析出產物—H2S、SO2之間反應生成單質硫，然后與熱解出的Hg反應

3、生成HgS，最終從熱解氣體中排出，實現(xiàn)煤中大部分硫、汞在燃燒初始過程的協(xié)同控制。
　　基于上述技術路線，本文搭建了兩套試驗系統(tǒng):H2S-SO2反應試驗系統(tǒng)及S-Hg反應試驗系統(tǒng)。首先試驗研究了低濃度H2S與SO2的反應特性及各因素對該反應的影響。研究發(fā)現(xiàn)在無催化劑添加的條件下，H2S與SO2反應難以進行，過高的反應溫度降低了經濟性與安全性，在實際生產中難以應用。催化劑的加入可大大降低H2S與SO2的反應溫度，250℃左右時達到最高

4、反應率為87％。繼續(xù)升高溫度并不會提升反應率。摩爾比H2S∶ SO2=2∶1時，平均反應率最高且剩余氣體較少，為最佳反應摩爾比。反應時間的增加可使反應更加徹底，平均反應率也升高，但當反應時間大于2s時，平均反應率的升高已不再明顯。催化劑加入量變化對平均反應率影響并不大，試驗所用A、B型催化劑對反應的作用效果類似。O2濃度對反應影響較大，H2S與O2發(fā)生反應，氣體配比失常，限制了平衡向生成硫的方向移動。當O2參與反應時應根據(jù)O2濃度適當提

5、高H2S濃度，或降低SO2濃度，控制H2S的濃度與SO2及O2的濃度和的比為2∶1時，反應效果最佳。CO2的加入對主反應影響較小，基本沒有副反應發(fā)生，因此可認為CO2對該反應幾乎沒有影響。
　　其次，試驗研究了單質S與汞蒸氣的反應特性及其溫度對反應的影響。通過在固定床上的模擬反應，發(fā)現(xiàn)在常溫下即可進行單質S與單質Hg的反應，但低溫時反應速率較低，汞的氧化率也較低。隨溫度升高，S與Hg的反應速率升高，在250℃時汞的氧化率為55％，