【摘要】：燃煤型污染是我國空氣污染的主要類型,其中民用散燒原煤對空氣的污染程度非常大。民用散燒煤大多是無組織低空排放、且燃煤用量大、燃燒地點分散從而導(dǎo)致其污染物的控制越難。目前,國家雖然在北方地區(qū)多地倡導(dǎo)并實行煤改氣、煤改電,但是由于我國“富煤、貧油、少氣”的能源結(jié)構(gòu)特征,致使北方大部分地區(qū)在冬季取暖使用天然氣時,出現(xiàn)了氣荒的現(xiàn)象,直接導(dǎo)致許多居民取不上暖。并且采用取暖用電或天然氣代替民用散燒煤,存在成本高、效率低等缺陷,因此使用煤基清潔燃料代替民用散燒原煤來治理分散性污染源被認為是更有效的措施,尤其在控制PM和SO_x的排放方面效果顯著。但是,隨著環(huán)保力度的加大,國家對煤基民用燃料中的硫含量有了更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),致使民用焦炭的推廣受到了限制。為了降低民用焦炭中的硫含量,研究煤熱解過程中煤中硫的脫除規(guī)律及助劑對硫的影響具有重要的意義。本文使用我國內(nèi)蒙儲量豐富的褐煤,首先考察了熱解工藝條件對煤中硫脫除的影響規(guī)律,在此基礎(chǔ)上,將三種脫硫助劑分別引入褐煤熱解過程中,力求通過助劑與硫的相互作用,能有效地降低熱解產(chǎn)物半焦中的硫含量。同時結(jié)合實驗結(jié)果及XPS、XRD、TG-MS等表征手段,研究助劑對熱解過程中硫脫除的機制,主要結(jié)果如下:(1)褐煤在中低溫?zé)峤膺^程中存在最佳脫硫溫度,在700℃時褐煤熱解產(chǎn)物半焦中硫含量最低為0.98%,對應(yīng)的全硫脫除率為58.7%。熱解產(chǎn)物半焦中以有機硫噻吩、砜類形式為主,占總硫含量的67%,無機硫主要為黃鐵礦分解產(chǎn)物FeS,以及固硫產(chǎn)物CaS的形式存在。(2)最佳熱解升溫速率為10℃/min,此時褐煤熱解產(chǎn)物半焦中硫含量的最低,升溫速率對無機硫影響大于有機硫。升溫速率過快不利于硫的脫除。粒徑越大,煤內(nèi)外受熱不均勻?qū)е聼峤獠怀浞?阻礙了煤中硫的擴散,增加了煤中硫含量,最佳實驗粒徑為0.2 mm。熱解最佳停留時間為60 min,停留時間過短,煤熱解不充分,煤中含硫化合物未能分解完全,同時,熱解時間過長,揮發(fā)分損失過大,則會導(dǎo)致所得半焦的品質(zhì)和產(chǎn)量下降。(3)P_2O_5對煤中硫的脫除作用較為明顯,尤其是煤中的總硫和無機硫。當(dāng)P_2O_5添加量為3%時,總硫和無機硫含量分別為0.7%和0.13%,提高率為28%和60%,脫除率相比原煤直接熱解提高13%,P_2O_5通過增加煤的孔隙機構(gòu),增大氣體的溢出率,來降低煤中的硫含量。KCl對煤中硫的脫除作用次之,1%KCl與煤共熱產(chǎn)物半焦中總硫含量為0.81%,提高率17%,總硫脫除率相比原煤熱解提高5%,助劑KCl通過促進煤的氣化生成更多的CO,增加COS的生成,減少了氣相硫的二次反應(yīng)。(NH_4)_2MoO_4通過利用熱解氣體中的氫氣實現(xiàn)加氫作用促進了有機硫的分解。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ530.2
【圖文】：

1-Gas cylinder 2-pyrolysis furnace 3 cooling tank 4-tar c圖 2-1 煤熱解實驗流程Fig.2-1 Coal pyrolysis experiment pro熱解過程中硫脫除率的計算方法：(t)(t)(t0 煤煤焦mSmSmSD 式中：D 為熱解過程中硫的脫除率，%m 為煤樣質(zhì)量，gm0為熱解后半焦質(zhì)量，gω(St 煤)為煤樣中全硫含量，%ω(St 焦)為熱解后半焦中全硫含量，%

太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文機硫的脫除率相比原煤直接熱解提高了 30%，主要是由于 P2O5的負載方式為浸漬其與煤混合后以磷酸形式存在與煤中，其對煤有一定的擴孔作用，增加了無機硫的面積，無機硫與小分子反應(yīng)性加強，提高了脫除率。而對有機硫來說，P2O5的加有機硫有一定的抑制作用。圖 5-3 為 P2O5處理前后 SEM 照片，圖 A、圖 B 分為原煤、加入 P2O5后煤表面的電鏡圖。

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本文編號：2790672