預(yù)處理脫硫及熱歷程對煤熱解中硫、氮變遷規(guī)律的影響.pdf

1、煤中硫、氮是主要的環(huán)境污染源之一，已成為制約煤炭開發(fā)和利用經(jīng)濟(jì)可行性的重要因素。研究煤熱解過程中硫、氮的生成機(jī)理及影響因素，能夠?yàn)槊禾考庸み^程中硫、氮的協(xié)同控制提供重要的參考價值。論文選擇四種不同變質(zhì)程度的中國典型煤種：錫盟煤、義馬煤、兗州煤及遵義煤為研究對象，針對煤中礦物質(zhì)和硫的含量及賦存特征，分別進(jìn)行浮選、HCI／HF酸洗脫灰、HNO3酸洗及超聲萃取等預(yù)處理方法脫除煤中的礦物質(zhì)及形態(tài)硫，在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行原煤及預(yù)處理煤樣的熱解實(shí)驗(yàn)

2、?？疾炝嗣旱臒峤膺^程、煤中的礦物質(zhì)及形態(tài)硫?qū)α?、氮熱解氣相產(chǎn)物形成的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)論主要包括以下幾個方面：
　　 原煤程序升溫?zé)峤庵?，H2S和COS的釋放主要集中在300～700℃，最大逸出峰溫為450℃和600℃，分別對應(yīng)于脂肪類有機(jī)硫和黃鐵礦硫的分解；NH3和HCN的釋放峰溫高于含硫氣體，主要集中在500~900℃，NH3的最大逸出峰值溫度為700℃，HCN依煤種的不同，峰溫在600～800℃之間。
　　 煤熱解受熱歷

3、程的控制，熱解終溫和停留時間共同影響硫、氮?dú)怏w的釋放。程序升溫至預(yù)定溫度后的恒溫?zé)峤膺^程能夠促使煤中較穩(wěn)定的有機(jī)硫受熱分解形成H2S和COS，提高低溫?zé)峤庵泻驓怏w的釋放量；溫度高于700℃時，含S氣體的釋放在程序升溫階段已趨于完成。NH3和HCN的釋放受熱解過程中揮發(fā)分形成的控制，程序升溫?zé)峤庵?，NH3和HCN主要由揮發(fā)分中的H自由基和含N官能團(tuán)作用而形成；恒溫?zé)峤庵校琀自由基主要參與進(jìn)攻暴露在煤焦體系中的含N雜環(huán)形成NH3和HCN，

4、低溫下恒溫階段的釋放量較多，高溫下恒溫釋放量較少;煤焦在高溫下熱解，芳環(huán)之間縮合反應(yīng)形成的H自由基進(jìn)攻焦氮雜環(huán)更易于形成NH3。
　　 礦物質(zhì)能夠促進(jìn)黃鐵礦硫的分解轉(zhuǎn)化，改變H2S和COS的逸出規(guī)律，同時具有固硫作用，抑制H2S和COS的形成。煤中礦物質(zhì)的存在降低了HCN的釋放量，而有利于NH3的形成，高溫下使HCN向NH3,轉(zhuǎn)化的二次反應(yīng)更為顯著；殘留在浮選精煤中的礦物質(zhì)對促進(jìn)NH3的形成起主要作用，但對HCN形成的作用不明顯

5、。
　　 浮選和硝酸酸洗脫除煤中的黃鐵礦硫，能夠改變熱解中硫、氮?dú)怏w釋放的峰型和釋放置的大小。浮選精煤中礦物質(zhì)和黃鐵礦硫的脫除，使H2S和NH3的產(chǎn)率增加，COS和HCN的產(chǎn)率減少；硝酸酸洗使S、N氣體的釋放產(chǎn)率均增大，較低溫度下的COS更易形成。
　　 超聲萃取脫除有機(jī)硫?qū)Σ煌簶訜峤釹、N氣體產(chǎn)物形成的影響不同。
　　 兗州煤熱解中釋放的硫以H2S的形式為主，COS次之；黃鐵礦硫及有機(jī)硫的脫除，有利于兗州煤中

6、硫向COS的轉(zhuǎn)化，但這種轉(zhuǎn)化趨勢不明顯；錫盟煤中H2S的產(chǎn)率基本不變，COS的產(chǎn)率明顯減少；遵義煤中H2S和COS的釋放量均增大。超聲萃取使兗州煤的NH3和HCN產(chǎn)率增大，但HCN和NH3的產(chǎn)率比與原煤基本相當(dāng)；遵義煤和錫盟煤的NH3產(chǎn)率減小，HCN產(chǎn)率增大。
　　 煤熱解過程中，含N官能團(tuán)結(jié)合H自由基生成含氮?dú)庀喈a(chǎn)物的競爭能力低于脂肪類有機(jī)硫，低溫下有機(jī)硫更易于與H自由基結(jié)合形成H2S，在高溫條件下?lián)]發(fā)分中的H自由基傾向于與焦