铁、钾添加剂对煤热解特征及硫迁移转化的影响

【摘要】：在煤受热转化过程中,煤中的硫因其存在形态的多样性以及煤质特征的复杂性而存在不同的迁移转化规律。通过一定的负载方法将无机物添加到高硫煤中,改变热转化过程中硫在气、固两相的分配及其变迁规律,能够为高硫煤的综合利用及其含硫污染物的有效控制提供重要的基础理论依据。论文选用三种不同变质程度的高硫煤种：锡盟煤、水裕煤和遵义煤,通过机械混合法和过量浸渍法分别添加FeCl3和KCl,对原煤及负载添加物煤样进行固定床程序升温热解实验研究,以考察铁基、钾基添加剂对锡盟褐煤热解提质过程中气相产物释放规律的影响,主要结论如下： 对于变质程度较低的锡盟煤,机械混合法负载的FeCl3对热解气相产物的逸出有一定的影响。铁的加入对含H气体和含O气体的释放均表现为促进作用；低浓度的铁能够促进H2、CH4以及C2-C3烃类气体的释放,高浓度铁的加入却对轻质烃类气体的生成存在明显的抑制作用,但该抑制作用的程度低于对H2形成的促进作用。两种负载方式引入的钾,均能促进锡盟煤中硫的释放,降低焦中硫的含量；KCl的负载对H2S的促进作用小于COS;机械混合负载的低含量钾对H2S的作用较大,而浸渍法负载的钾对COS形成的促进作用更明显。过量浸渍法负载0.1%FeCl3的锡盟煤含硫气体的累积释放量高于锡盟原煤,低浓度铁的负载对煤中有机结构及硫的存在形态产生较大的影响；机械混合法负载的FeCl3对H2S的释放主要是抑制作用,而过量浸渍法负载的高含量FeCl3的抑制作用更明显；高浓度铁的加入使煤中的硫更多地残留在半焦中。 对于中等变质程度的水裕煤,两种方法负载的铁均抑制了煤中硫的逸出,铁与硫形成固体化合物残留在半焦中,相应地使焦中硫含量大于水裕原煤,铁的抑制作用随着铁含量的增加而增大。机械混合法负载高浓度的KCl促进了水裕煤中硫的释放,而负载的低浓度KCl的作用相反；过量浸渍法负载KCl对水裕煤中含硫气体的生成作用影响不明显,但由于煤热解时钾的催化作用,含钾煤样焦中硫的含量均比原煤小。 对于变质程度较高的遵义煤,两种方法负载的铁对含硫气体的释放均表现为抑制作用。负载高浓度的铁时,半焦中的硫含量均较原煤有所增加,而低负载量的煤样热解后,焦中硫的含量较原煤降低,这应该与低含量铁催化硫转化的作用有关。浸渍法负载的钾促进了煤中硫向气相产物的转化,降低了热解后焦中硫含量,负载量越高促进作用越明显。