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煤灰及各种矿物质对SO2排放特性的影响

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________________________________________________________________________ 煤灰及各种矿物质对 SO2 排放特性的影响闫晓，车得福 ，徐通模（西安交通大学能源与动力工程学院，710049，西安）摘要： 利用 TG-DTG 设备在低加热速率条件下实验研究了煤种、脱灰及煤中主要矿物质成分对煤燃烧过程中 SO2 排放特性的影响，并对矿物质成分的影响机理进行了讨论。

结果表明：煤中硫含量的高低对烟气 中 SO2 的排放水平有明显影响，但其排放水平与硫含量不成比例；煤中硫向 SO2 转化的比率与煤阶之间没 有明显的关联；脱灰较小程度地促进 SO2 的生成，抚顺煤主要矿物质成分中 Na、K、Mg 以及 Ca 等碱金属 与碱土金属明显抑制 SO2 的排放，同时纳米级的 TiO2 也减少烟气中 SO2 浓度，这些成分对 SO2 抑制作用具 有 Mg<Ti<Ca<K<Na 的大小顺序；二茂铁的加入，较小程度地促使 SO2 的生成，说明煤中硫的迁徙规律与 铁的形态有关；主要矿物质成分以 Fe>Na≈K>Ca>Mg>Ti 的次序加速焦碳的氧化；Si 和 Al 属于惰性成分， 对煤中硫的迁徙以及煤的燃烧特性没有显著影响。

关键词： 煤阶；脱灰；矿物质；SO2 排放 中图分类号：X131.1文献标识码：AThe Effects of Rank, Demineralization and Inherent Mineral Species on SO2 Emission in Coal Combustion ProcessYan Xiao, Che Defu, Xu Tongmo(School of Energy and Power Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China)Abstract: The effects of rank, demineralization and inherent mineral species on SO2 emission in coalcombustion process are experimentally investigated using thermogravimetric analyzer. The results show that the concentration of SO2 in flue gas is associated with the sulfur content in coal, whereas there is no clear relation between the SO2 emission and sulfur content. That demineralization increases the SO2 emission indicates inherent mineral species play a major role during combustion. Si, Al, Mg, Na, K, Ca, Fe and Ti, which are the main species in the ash of Fushun coal, are added into the demineralized coal sample by suited method with different catalysts precursors. In the minerals, some species decrease the SO2 emission with the sequence of Mg<Ti<Ca<K<Na. That ferrocene addition increase SO2 emission reveals SO2 emission is affected by the species of iron compound. The oxidation of coke are enhanced by the minerals with a sequence of Fe>Na≈K>Ca>Mg>Ti. Si and Al are found to be inert during coal combustion.Keywords: coal rank；demineralization；inherent mineral species；SO2 emission 煤作为我国的主要能源，其利用主要以直接燃烧为主[1,2]。

煤属于化石燃料，含有硫、 氮等元素，在燃烧过程中会以各种氧化物气体分子的形式释放出来，造成环境污染[2]。

未经 预处理的煤燃烧造成的 SO2 排放是酸雨形成的主要来源， 并对机械设备等造成严重腐蚀， 长 久以来许多学者致力于煤燃烧过程中 SO2 污染防治的研究， 已有成果表明， 燃烧过程中实现 [1,2] 脱硫具有相对较高的经济性 。

矿物质对燃烧特性和污染物排放的影响已经得到了许多学 者的重视[2-10]。

Hayashi 等人[3]在原煤中添加不同含铁类添加剂， 研究发现铁对于煤热解过程 中燃料氮转化成 N2 有明显的促进作用。

Ohtsuka，Wu 以及 Nielson 等人[3-9]对煤进行脱灰， 对脱灰煤样添加含 Fe、Ca、Na、K 等的添加剂，研究结果表明，脱灰及添加剂的加入对于 煤中氮的热迁徙行为表现出不同的影响。

刘艳华等人[2,10]研究了 Na、Fe 类添加剂对煤燃烧 过程中 SO2 排放的影响，认为 SO2 排放特性及煤的燃烧特性产生的作用因添加剂的种类不作者简介：闫晓（1975～） ，男，博士生；车得福（联系人） ，男，教授，博士生导师. 基金项目：国家重 点基础研究专项经费资助项目（G1999022210）和高校博士点基金项目（RFDP20020698048）. -1-中国科技论文在线 ________________________________________________________________________ 同而相异。

煤中矿物质中不同成分对于煤燃烧过程中 SO2 及煤燃烧特性的影响有待于进一步 的研究。

本文利用热重分析设备研究了不同煤种、脱灰以及抚顺煤中主要矿物质成分等对 SO2 排放及燃烧特性的影响， 为寻找改善炉内燃料燃烧过程中污染物减排的新途径及其反应机理 进行了初步探讨。

1 实验系统及煤样制备1.1 实验系统及实验过程 实验设备为 NETZSCH 409C 型热重分析仪。

加热速率选用 20 ℃/min， 温度范围从室温 到 1000℃。

反应为常压，炉内气氛为空气，流速 0.1 L/min。

KANE 9106 型烟气分析仪在线 检测燃烧气态产物的浓度，得到各成分的体积分数随时间（温度）的变化规律。

1.2 煤种特性及煤样制备 1.2.1 煤种特性 选择 6 种典型煤种，煤种的燃料特性如表 1 所示。

表 1 燃料性质工业分析（干燥基） ％ 煤种 抚顺 神木 乌达 平顶山 阳城 华润 代号 FS SM WD PDS YC HR w(A) 7.8 7.9 32.7 19.6 24.5 16.8 w(V) 42.0 33.6 22.3 11.94 11.0 5.3 w(FC) 50.2 58.5 45 68.46 64.5 77.9 w(C) 77.41 79.14 83.92 89.12 91.23 93.06 元素分析（干燥无灰基） ％ w(H) 5.31 4.56 5.07 4.02 3.63 1.92 w(N) 3.24 1.65 1.71 1.72 1.54 0.94 w(S) 1.21 0.90 2.08 1.01 2.00 0.93 w(O) 12.83 13.75 7.22 4.13 1.60 3.15注：元素分析中干燥无灰基氧含量 w(O)由 100-(w(C)+ w(H)+ w(N)+ w(S))计算得到。

1.2.2 煤样制备 利用球磨机研磨筛分得到粒径在 45µm 以下的煤样干燥备用。

抚顺煤脱灰过程严格按照 GB7560-87 标准进行。

脱灰后抚顺煤干燥基灰分含量减少到 0.2％。

1.2.3 添加剂的加入 对抚顺煤进行脱灰，按照抚顺煤灰成分中的主要矿物质种类分别添加 Si、Al、Fe、Ca、 K、Mg、Na 以及 Ti 等类的矿物质，添加量为 3.0 wt％。

抚顺煤的灰成分分析、添加剂的前 驱物以及加入添加剂后煤样的灰分含量、煤样代号等如表 2 所示。

表 2 抚顺煤灰成分分析及添加剂的加入灰成分 w(SiO2) w(Al2O3) w(Fe2O3) w(CaO) 含量 （干燥基） ％ 40.02 21.26 28.78 1.80 脱灰煤样代号 DFSSi DFSFe DFSAl DFSCa 灰成分添加剂前驱物 HCl 脱灰 Fe(C5H5) AlCl3 Ca(OH)2 加入添加剂后煤样的灰分 （干燥基）％ 3.42 3.57 5.01 5.25-2-中国科技论文在线 ________________________________________________________________________ w(MgO) w(K2O) w(Na2O) w(TiO2)1.59 0.64 0.37 1.01DFSK DFSmg DFSNa DFSTiKOH MgCl2 NaOH TiO23.22 4.18 4.52 4.962 实验结果及分析2.1 煤种的影响。

图 1 给出了不同煤种在燃烧过程中 SO2 体积分数随温度的变化曲线。

不同的煤种 SO2 排放曲线差异很大，这与煤中硫的含量、种类以及煤的燃烧特性有关。

不同形态的硫转化为 SO2 的速度与所需温度均有差异， 造成了 SO2 析出曲线有明显的不同。

刘艳华等人[2]根据 SO2 排放曲线上峰或台肩的数量多少来判断所研究煤种中含量较多且能够对排放产生明显影响 的硫形态，其结果证实这种方法是可行的。

从图 1 中可以看出，SO2 排放曲线因煤种不同表 现出不同的峰值和台肩数量，表明不同的煤种中有不同的硫成分及其含量。

抚顺煤在 510℃ 时 SO2 有明显峰值，在 400℃左右有微弱的台肩出现。

对于神木煤和平顶山煤，由于煤中自 身含有的硫含量总量较小，燃烧产生的烟气中 SO2 浓度很低，曲线的变化规律也不明显。

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煤炭燃烧对大气污染的影响及控制策略

煤炭燃烧对大气污染的影响及控制策略

煤炭燃烧对大气污染的影响及控制策略近年来，大气污染问题日益严重，其中煤炭燃烧是主要的污染源之一。

煤炭燃烧释放出大量的有害气体和颗粒物，对空气质量和人类健康造成严重影响。

本文将探讨煤炭燃烧对大气污染的影响，并提出一些控制策略。

首先，煤炭燃烧释放出的二氧化硫（SO2）是造成酸雨的主要原因之一。

SO2与大气中的氧气反应生成二氧化硫酸，随后与水蒸气反应形成硫酸雾和硫酸颗粒物，最终降落到地面。

酸雨对土壤、水源和植被造成严重破坏，还会对建筑物和人类健康产生危害。

因此，减少煤炭燃烧所产生的SO2排放是控制大气污染的重要一环。

其次，煤炭燃烧还会释放出大量的氮氧化物（NOx）。

NOx是大气中臭氧和细颗粒物的主要前体，也是光化学烟雾的主要成分。

臭氧和细颗粒物对呼吸系统和心血管系统有害，对人体健康造成威胁。

因此，减少煤炭燃烧所产生的NOx排放也是控制大气污染的重要措施之一。

此外，煤炭燃烧还会释放出大量的颗粒物。

颗粒物分为可吸入颗粒物（PM10）和细颗粒物（PM2.5），它们对人体呼吸系统有直接影响。

PM2.5颗粒物更小，能够穿透肺泡进入血液循环，对心血管系统造成更大的危害。

因此，减少煤炭燃烧所产生的颗粒物排放也是控制大气污染的关键。

为了控制煤炭燃烧对大气污染的影响，需要采取一系列的控制策略。

首先，可以通过煤炭清洁利用技术来降低煤炭燃烧过程中的污染物排放。

例如，采用燃烧改进技术，如燃烧高效率燃烧器和燃烧控制系统，可以提高燃烧效率，减少污染物排放。

此外，还可以采用脱硫、脱氮和除尘等技术，减少SO2、NOx和颗粒物的排放。

其次，可以推广清洁能源替代煤炭。

清洁能源，如天然气、风能和太阳能等，不仅燃烧过程中产生的污染物少，而且对大气污染的影响较小。

因此，加大对清洁能源的开发和利用，减少对煤炭的依赖，是降低大气污染的有效途径之一。

此外，还可以加强大气污染监测和管理。

通过建立大气污染监测网络，及时掌握大气污染的情况，为制定有效的污染防治措施提供科学依据。

在重污染天气矿物粉尘和氮氧化物促使SO2转化为硫酸盐

在重污染天气矿物粉尘和氮氧化物促使SO2转化为硫酸盐

在重污染天气矿物粉尘和氮氧化物促使SO2转化为硫酸盐摘要：雾霾在中国发生的频率以及受影响的面积都一直在增加。

本文总结了一个雾霾形成的新机理，即与NOx共存可降低S0＜的环境容量，导致二氧化硫快速转化为硫酸，这是因为当N0?和SOr在矿物灰尘表面发生反应时，它们有协同作用。

2013年1月，在北京-天津-河北地区五个重度灰霾的监测数据与实验室模拟是相一致的。

机动车尾气和燃煤烟气共同造成的空气污染大大降低了S0?的大气环境容量，并发现硫酸盐的形成是细颗粒的增长的一个主要原因，并造成了目前的雾霾。

这些结果表明，机动车尾气对大气环境的影响可能被低估了。

几十年来，中国的空气污染已经受到全球关注。

回顾历史，“洛杉矶的光化学烟雾事件”，发生在上世纪40、50年代，主要是由来自机动车尾气的氮氧化物（=N0+N02）和挥发性有机化合物（VOCs）的光化学反应引起的。

“1952伦敦的大烟雾”主要是由燃煤排放的二氧化硫引起的。

这些事件中的主要污染物已经在这些事件中清楚的显示。

相反，到目前为止，在中国重雾霾的主要原因已经被广泛的研究，但尚未完全阐明。

影响雾霾形成和演化的关键因素包括主要污染物的排放，从同质和异质反应形成二次气溶胶，气溶胶的吸湿性增长。

然而，灰霾形成的内在原因仍不清楚。

中国经济正在高速发展，严重依赖煤炭消耗作为主要能源。

煤的燃烧，机动车，工业排放污染，已经发生在发达国家的不同时间，这给中国带来了很重的负担以及严重复杂的大气污染。

这所带来的复杂空气污染，是发达国家以前都没有经历过的新局面。

雾霾现象是由大气细颗粒物（PM1或PM2. 5）引起的，并导致大气能见度下降。

近年来，在中国东部地区的雾霾发生频率以及受影响的区域的面积均在增加。

根据中国科学院的监测统计数据（CAS）,仅在2013年1月北京一天津一河北地区经历了五次严重的雾霾（PM2.5的浓度峰值超过300mg/n?）。

其中，北京市中心的PM2. 5水平有22天超过了国家二级标准（75昭/i/,中国的环境空气质量标准计划在2016年实施），27天超过国家一级标准（35 mg/m5） °根据世界卫生组织（WHO）的安全标准（10mg/n?）,北京市区的空气条件将近整整一个月超过标准。

煤炭燃烧产生的二氧化硫排放控制与减少技术研究

煤炭燃烧产生的二氧化硫排放控制与减少技术研究

煤炭燃烧产生的二氧化硫排放控制与减少技术研究煤炭燃烧是目前全球主要的能源来源之一，然而，它也是导致大气污染的主要原因之一。

煤炭燃烧所产生的二氧化硫排放对环境和人类健康造成了严重的影响。

因此，控制和减少煤炭燃烧产生的二氧化硫排放成为了一项重要的技术研究。

首先，我们需要了解煤炭燃烧产生二氧化硫的原因。

煤炭中的硫在燃烧过程中会与氧气结合形成二氧化硫。

这主要是由于煤炭中的硫含量较高，而且硫在燃烧过程中很容易释放出来。

因此，要控制和减少煤炭燃烧产生的二氧化硫排放，就需要从源头上降低煤炭中的硫含量。

一种常见的方法是在煤炭的预处理过程中进行脱硫处理。

这种方法主要通过物理、化学或生物方法来去除煤炭中的硫。

其中，物理方法主要包括重力分选、浮选和磁选等，化学方法主要包括氧化、还原和酸碱中和等，生物方法主要包括微生物脱硫等。

这些方法可以有效地降低煤炭中的硫含量，从而减少煤炭燃烧产生的二氧化硫排放。

除了在煤炭预处理过程中进行脱硫处理外，还可以在燃烧过程中进行脱硫处理。

这种方法主要通过在燃烧过程中添加脱硫剂来吸收和转化二氧化硫。

常用的脱硫剂包括石灰石、石膏和氨水等。

这些脱硫剂可以与二氧化硫发生化学反应，生成较为稳定的硫酸钙或硫酸铵等化合物，从而达到减少二氧化硫排放的目的。

此外，还可以采用烟气脱硫技术来控制和减少煤炭燃烧产生的二氧化硫排放。

烟气脱硫技术主要包括湿法脱硫和干法脱硫两种方法。

湿法脱硫是通过将烟气与脱硫剂接触，使二氧化硫被吸收和转化为硫酸盐，然后通过沉淀、过滤和浓缩等步骤将硫酸盐分离出来。

干法脱硫则是通过将烟气与干燥的脱硫剂接触，使二氧化硫被吸附和转化为硫酸盐，然后通过过滤和回收等步骤将硫酸盐分离出来。

这些烟气脱硫技术可以有效地控制和减少煤炭燃烧产生的二氧化硫排放。

此外，还可以利用先进的煤炭燃烧技术来减少二氧化硫排放。

例如，采用流化床燃烧技术可以在燃烧过程中使煤炭与空气充分接触，从而提高燃烧效率和燃烧温度，减少二氧化硫的生成。

燃煤煤质变化对电厂脱硫系统影响分析

燃煤煤质变化对电厂脱硫系统影响分析

燃煤煤质变化对电厂脱硫系统影响分析摘要:电厂的锅炉燃煤负荷和煤质特性通常是由热值、含硫量、含氯量、灰分含量等等决定，这些因素影响着脱硫系统的稳定和有效运行。

在此，由于受篇幅限制文章仅从热值、含硫量、灰分等三方面分析燃煤煤质变化对脱硫系统影响。

关键词:电厂燃煤烟气脱硫系统火力发电厂是将煤燃烧产生的热能转化为电能的生产单位，其主要原料是煤炭，煤质的好环直接关系到火电厂的安全运行和经济效益。

近几年来，由于煤炭供应形势的紧张和价格上涨，发电厂供煤形式恶化，导致火电厂燃煤出现了许多新的问题，比如，因国内煤炭供应紧张，为保证煤量，电厂不得不扩大采购半径，多渠道，多地点采购煤炭，致使电厂燃煤品种繁杂，少则十几种，多则达二三十种，有的甚至更多。

这样会造成煤炭质量的不稳定性和多样性严重影响锅炉燃烧的稳定性和污染物的排放，对脱硫系统的安全运行造成了很大的影响。

1、硫分对脱硫系统的影响燃煤成份中硫含量对脱硫系统安全运行影响最大，不少电厂设计煤种中硫含量较小，而煤炭供应日趋紧张使电厂不得不燃烧高硫煤，当硫含量高于设计煤种时，对脱硫运行的影响主要有：(1)燃煤中硫含量的增高会造成原烟气SO2含量增加，煤中硫每增加1%，则每用1吨煤就多排放约20千克的SO2气体。

SO2含量过高超过脱硫系统出力，只能关小增压风机导叶，开启旁路烟气挡板门，使得部分烟气通过旁路烟道直接排入大气，造成环境污染。

（2）原烟气SO2含量增加，石灰石消耗量增加，因而生产的石膏量也相应增加，石灰石粉碎系统，制浆系统，脱水系统运行时间大大增加，系统设备的高投入率使脱硫装置的腐蚀，磨损，结垢等问题增加。

(3)影响系统水平衡。

因吸收塔进口烟气流量减少，而SO2总量却有所增加，加上蒸发带走的水分少于设计蒸发量，而冲洗水量及设备冷却水量却不减少，使得石灰石浆液补充量反倒有所增加，最终导致系统水平衡受到破坏，使得系统无法正常运行。

(4)造成除雾器的结垢和堵塞。

吸收塔蒸发量的减小，使得吸收塔一直处于高液位运行，无法进行正常的除雾器的冲洗，长期运行势必会造成除雾器的结垢，严重的结垢将会造成压损增大,设备堵塞,结垢是目前造成设备停运的重要原因之一。