添加剂对燃煤高温固硫的促进作用研究硕士论.doc

119；32533分类号UDC0 位 论 文 添加剂对燃煤高温固硫的促进作用研究作者姓名：张威指导教师：王梅副教授东北大学材料与冶金学院申请学位级别：硕士学科类别： 工学学科专业名称：环境科学论文提交日期：2007年12月论文答辩日期：2008年3月1日学位授予日期：答懒会主席：互絮评阅人：毳毛鄂确东北大学2008年2月0A Dissertation in Environmental Science!I$IHilllJIl|lPinl|lIIH II|JllllllIJlIIll1IIIlIllY1 843033Research on Stimulative Effect of Additives onSulfur-retention at High Temperature duringCoal CombustionBy Zhang WeiSupervisor：Wang Mei，Associate ProfessorNortheastern UniversityFebrary 2008I一本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得0 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过 的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢二6二，思0学位论文作者签名：积域日期：槲湖淑学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。(如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。)学位论文作者签名：导师签名：签字日期：签字日期：-t东北大学硕士学位论文摘要添加剂对燃煤高温固硫的促进作用研究0 要 煤炭是我国分布最广、储量和消费最多的一次能源，解决燃煤污染问题，特别是降低S02的排放，已成为我国可持续发展所面临的重要问题。煤的脱硫技术可分为三类：燃烧前燃料除硫，燃烧中固硫和燃烧后烟气脱硫。采用燃煤固硫剂的炉内固硫技术，因其脱硫投资少，运转成本低，工艺简单，十分适合我国的国情。然而燃煤固硫过程中单纯使用钙基固硫剂存在钙的利用率低、固硫反应速率与硫析出速率不一致、固硫产物在高温下易分解等缺点，导致高温固硫效率普遍偏低。近年来国内外学者研究发现微量添加剂的加入能有效提高钙基固硫剂的利用率，进而大大提高高温下的固硫效率，因此筛选高效廉价的添加剂成为燃煤高温固硫研究的一个关键问题。本文在实验室条件下，利用管式电炉模拟煤的燃烧过程，通过中和法测定烟气中硫含量，再根据煤中含硫量计算出固硫率。在优化燃煤固硫条件的基础上，较为系统地研究了1100C高温条件下单组分、双组分和三组分复合添加剂对燃煤固硫作用的影响。 在影响燃煤固硫效率的众多因素中，本文重点研究了将温度设定为1 100C时CaS(钙硫摩尔比)、煤的含硫量、停留时间、煤粉粒径这四个因素对燃煤固硫效率的影响， 确定出了最佳的实验条件。在此基础上选择CaS、固硫剂类型、添加剂种类和添加剂的 加入量等四个因素，进行了固硫正交实验，研究结果表明：当CaS为20，以按质量比 为2-3混合的CaC03Ca(OH)2复合固硫剂作为主固硫剂，固硫添加剂的加入量定为煤样 质量的1O时，固硫效果最好。在已确定出的上述固硫添加剂最佳固硫条件下，选用了8种常见的添加剂进行单组分固硫添加剂的实验研究，比较了各单组分添加剂对固硫反应促进作用的强弱。在单组分实验的基础上，对分别以KEC03、Si02、A1203为主固硫添加剂的共3组16种双组分复合添加剂进行了实验研究。研究结果表明：K2C03分别与NaCl、Fe203按摩尔比为02 配比混合： Si02与Fe203按摩尔比为10，与K2C03按摩尔比为100配比混合；A1203 与NaCl按摩尔比为5O，与ZnO按摩尔比为10配比混合时固硫率都较高，均在50 以上。在以上实验的基础上，针对固硫反应速率与硫氧化合物生成不同步和CaO利用率-II-东北大学硕士学位论文摘要低等影响固硫效率的主要因素，再结合各种添加剂在固硫反应中所起的不同作用，对三组分复合添加剂进行了实验研究。通过对按不同比例混合配制的三种复合添加剂进行实验，结果发现三组分复合固硫添加剂能使所选煤种固硫效率达到65以上。为了进一步验证所配比的三组分复合添加剂的促进固硫作用，在马弗炉上对加入复合添加剂的三种煤样进行了不同高温条件下的深入实验研究，结果表明K2C03Fe203Si02、 Si02KEC03-NaCl、ZnOA1203-NaCl复合添加剂在l 1001200。C高温条件下对燃煤固硫 反应均具有很好的促进作用。对部分灰渣固硫产物进行了XRD物相分析，探讨了各添 加剂促进固硫作用的机理。关键词：二氧化硫；燃煤固硫；固硫剂；添加剂；高温?1IIIResearch on Stimulative Effect ofAdditives on Sulfur-retention atHigh Temperature during Coal CombustionAb stractI0 Coal is a primary energy resource of the widest distribution，richest reserves and largest consumption in ChinaIt has become all important issue for sustainable development to solvethe pollution problems caused by coal combustion,especially to reduce sulfur dioxide emissionIn general，there are three categories of coal desulfuration technologies includingfueldesulfurationbefore combustion, sulfur-retention during combustion andfumedesulfuration after combustionDue to its less investment,low operation-cost and simple process，the technology of sulfur-retention using sorbent in the furnace is suitable tothecondition of ChinaHowever，there are shortcomings in the technology usingcalciumbased sorbent singly,such as low utilization percent of calcium，inconsistent ratebetween sulfur-retention reaction and sulfur emission,decomposition of the production at11igh temperature，which all lead to low sulfur-retention efficiencyRecently scholars havediscovered that the addition of small quantity additives Can increase the utilization rate ofcalcium sorbent and promote the sulfur-retention rate at high temperature greatlySo it has become a key problem to select cheap and effective additives for the research of sulfur-retention during coal combustion at high temperatureIn this paper，the process of coal combustion was simulated in all electric tube furnace，the sulfur content in the fume wasdeterminedbyneutralizationmethod and thenthesulfurretentionrate was calculatedaccordingtoitBased ontheoptimizationof、I，-sulfur-retentionconditions，the effectOil the sulfur-retention duringcoalcombustion werestudied of unitary，binary and ternary additives respectively at the temperature of 1 I 00。CsystematicallyAmong the various factor influencing sulfur-retention efficiency,temperature were fixedat l l 00。C and the other four factors CaS molar ratio，sulfur content，retaining time，size ofcoal particle were considered in the experiment to explore the optimum experimental东北大学硕士学位论文AbstractconditionBased on the condition,CaS molar ratio，characteristic of capture sorbents，kinds of additive and quantity of additive were selected as four factors to do the orthogonal experiment and the result indicated that when the CaS mol ratio is 2，CaC03-c“oH)2compound sorbent mixed by 2：3 quantitatively is main sorbent and the total addictive quantity一is 10of coalthe maximum value of sulfur-retention efficiency is obtainedlUnder the determinate optimum condition of sulfur-retention additive，the additive effectof 8 different single-compositionwas investigated bycomparing the sulfur-retentionefficiencyBased on the resultsof single-compositionadditive experiment,1 6 kindsdouble-composition additive of which one main component is respectively K2C03，Si02， A1203were researchedThe results shows that when K2C03 mixed respectively谢th NaCl、Fe203 by molar ration 02，Si02 mixed谢m Fe203 by molar ration 10，mixed with K2C03 bymolarration1 00，A1203 mixed with NaCl by molar ration 50，mixed谢tIl ZnO by molarration10，the sulfur-retentionefficiency is relative high over 50，Based onthe experimentand related results above，this paper do research on threecomposition additive considering the different effect of different additive in order to reservethe problem that the desynchronization between sulfide and oxide and low utilityefficiency of CaOThrough the experiment of three different compound additive K2C03一Fe203一Si02，Si02-K2C03-NaCI，ZnO-A120a-NaCI，we found that threecomposition addictive call promote the sulfur-retention efficiency to the value over 65In order to further validate the promoteeffect of threecomposition additive to the sulfur-retention reaction，we do the experiment tothe three different coals added with three composite additives in the muffle at different higher temperature硼1e experimental result shows that the promote effect of K2C03-Fe203-Si02，Si02一K2C03-NaCl，ZnO-A1203-NaCl threecomposition additive to coalparticles at high1temperature is far-flung applicable111e cinder of coal、析tll additive werecharacterized byXRD partly and the mechanism of promotion to the sulfur-retention reaction of additive are discussedKey words：sulfur dioxide；coal combustion sulfur-retention；sulfur-retention sorbent； sulfur-retention additive；hi曲temperatureV东北大学硕士学位论文目 录0 录 独创性声明 I摘要 IIABSTRACT IV第l章 绪论 1 11课题提出的背景 1 111我国能源利用情况概述 。1 112我国S02排放及酸雨污染概况 2113 S02污染及酸雨造成的危害 312 S02污染控制技术研究现状 4 121燃烧前脱硫技术 4 122燃烧中脱(固)硫技术 5 123燃烧后脱硫技术 5 124各种脱(固)硫技术比较及我国实际应用情况分析 613固硫剂及添加剂促进固硫作用机理的研究进展 8131常见固硫剂及其促进固硫作用的机理 8132常见固硫添加剂的研究进展 1014本课题研究目的及意义 1l15本课题的主要工作内容 。12第2章实验方案原理及准备工作 1321实验设计方案 1 322实验仪器、试剂及设备 13221实验主要仪器及设备 13222主要化学试剂及原料 1423实验采用的煤种及其基本成分分析 1 5231煤中全硫量的测定燃烧中和法 15232煤种特性及元素分析 1 6第3章实验部分 1 831高温条件下燃煤固硫工艺条件的确定 一18311燃煤固硫过程中的主要影响因素 18312主要因素对固硫效率影响的确定实验 19VI东北大学硕士学位论文目 录32燃煤高温固硫添加剂组分及含量的确定 2033钙基固硫添加剂的选择和优化 20331 CaC03Ca(OH)2复合固硫剂对原煤固硫的促进作用 20 332单组分添加剂固硫实验 20 333双组分添加剂固硫实验 ： 21 334三组分添加剂固硫实验 21 34实验室固硫实验具体操作步骤 21 35固硫率的测定方法 22 第4章结果与讨论 23 41影响高温固硫效率的主要因素 23 411不同CaS对燃煤固硫效率的影响 ：23 412煤样含硫量对燃煤固硫效率的影响 24 413不同停留时间对燃煤固硫效率的影响 25 414不同粒径煤粉对燃煤固硫效率的影响 25 42固硫添加剂的正交实验结果 26 421不同种类固硫剂对燃煤固硫效率的影响 28 422添加剂种类对添加剂固硫效果的影响 29 423添加剂加入量对添加剂固硫效果的影响 30 43单组分固硫添加剂对固硫效率的影响 3 144双组分固硫添加剂对固硫效率的影响 32441一组分为KEC03的双组分复合添加剂 32442一组分为Si02的双组分复合添加剂 39443一组分为A1203的双组分复合添加剂 4545三组分固硫添加剂对固硫效率的影响 50451 K2C03-Fe203Si02三组分复合添加剂 50452 Si02KEC03-NaCl三组分复合添加剂 5 1453 ZnOA1203-NaCI三组分复合添加剂 5 1454三组分添加剂扩展实验研究 5246煤渣物相分析 55第5章高温燃煤固硫技术效益分析与前景展望 5751效益分析 57VII东北大学硕士学位论文第1章绪论第1章绪论11课题提出的背景111我国能源利用情况概述能源是历史进步和社会发展的物质基础，它直接关系到国民经济的繁荣和人民生活水平的改善。我国能源总量大，品种丰富，但由于人口众多，能源的人均供应十分紧张。在各种能源资源中，最具有实际意义的是煤炭、石油与天然气、水能和核能资源，其中我国以煤炭资源最为丰富。煤是地球上最丰富的化石燃料，目前约占世界能源消耗总量的28111。我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，也是世界上少数几个以煤为主要能源的国家之一：预测储量达32106Mt，垂直深度1000m以内已探明的储量为77104Mt，原煤产量已突破llOOMt，占能源总产量的70以上。我国每年用于直接燃烧的煤炭占总耗煤量的84，其中农村生产和生活耗煤占煤总产量的20，城市居民燃煤占全年煤产量的25t21。在我国的能源结构体系中，煤炭平均消耗量约占整个二次能源消耗总量的75，同时煤炭在我国城市的能源构成中所占的比例也是相当大的，部分城市超过了90，远大于石油、天然气和水电的消耗量【3】。而且长期以来，煤炭在我国能源消费结构中所占的比例一直都很高，资料表明：1959年是947，1976年为最低点 699，自上世纪90年代以来，一直徘徊在75-一76之间。1995年能源生产总量128 亿吨标准煤，消费原煤967亿t标准煤，占75，远远高于271的世界平均水平，2000 年原煤需求量为155亿t，到2020年需求量将为26亿吨tf4】。就煤炭消费而言，它不仅 是我国最重要的能源，而且是最重要的化工原料及最主要的民用燃料。当前，煤炭为我国 提供了70以上的发电燃料，60的化工原料和80的民用燃料，到2004年我国煤炭 总消耗量己达19亿t【51。据估计，在未来的30-50年里，我国以煤炭为主的能源结构 不会改变，据我国环境保护科长期规划，到2050年，它仍将占一次能源的60-70【6J。所 以，虽然近年来其它形式的能源发展比较迅速，但在较长的时间内我国以煤炭为主要能 源的格局将不会发生根本性的变化。东北大学硕士学位论文第1章绪论112我国S02排放及酸雨污染概况中国S02的排放量与煤炭消耗量有着密切的关系，S02排放量的90来自于燃煤。随着煤炭消费的不断增长，燃煤排放的二氧化硫量也不断增加，致使我国酸雨和二氧化硫污染日趋严重。煤炭是一种低品位的化石能源，而在我国的能源结构体系中，煤炭的使用量又占据着十分高的比例，同时我国又是高硫煤储量较多的国家，煤炭中的灰分、硫 分含量都较高。大部分煤炭灰分在25-28左右，硫分含量变化范围也较大：从01 10不等，2006年全国商品煤的平均含硫量为125f31。随着燃煤量的增加，燃煤排放 的S02量也不断增加，1995年中国的S02排放量达到2370万t，已超过欧洲和美国， 居世界第一位71，S02的大量排放导致中国城市空气环境的污染十分严重。根据国家环 境保护局对全国2177个环境监测站13年监测数据的分析表明，中国有623的城市环 境空气中的S02年平均浓度超过国家环境空气质量二级标准41。而环境空气S02年平均 浓度二级标准是保障人群在环境中长期暴露不受危害的基本要求。S02的排放不仅直接影响人类的身体健康，而且在大气中经过催化氧化等一系列反应过程后形成酸雨，对森林、湖泊、农业生产、建筑及材料等造成极大的危害【8】。酸雨是跨界的污染问题，煤燃烧过程中排放出硫氧化物和氮氧化物：主要是S02和N02。随着S02和N02在大气中滞留时间的增长，这些氧化物与氧进一步结合形成硫酸盐和硝酸盐离子，如遇水雾就会形成酸雨和酸雾，酸化的程度用氢离子浓度指数PH值来表征，一般将PH值小于56的降水叫酸雨，小于4则表示严重酸化【9】。酸雨被称为“空中死神，在19901995年联合国系统中期环境方案中，酸雨被列为最重大的环保问题。我国己经成为世界上继北美、欧洲后的第三大酸雨污染区，根据2005年降水监测站的监 测结果统计，我国降水年均pH值范围在413-779之间。我国已有60的地方降雨pH 值低于56，降水年均pH值低于56的城市有64个，占统计城市数的528，73的南 方城市降水年均pH值低于56，而在此次统计中降雨pH值低于56的南方城市有29 个。其中降水年均pH值小于45的城市比例增加28，酸雨频率超过40的城市比例 上升了72，特别是西南地区遭受酸雨危害严重，受害最大的是赣州、长沙、南充、 宜宾、怀化、重庆、梧州、南昌、沪州、杭州、衡阳和桂林等，酸雨出现频率均在70 以上，酸雨污染正日益加重41。2垄!叁茎壁主堂堡垒查监511经济效益分析 57512环境效益与社会效益分析 5752应用前景展望 58第6章结论 591参考文献 o致谢 64攻读硕士期间发表的论文 65VIII东北大学硕士学位论文第1章绪论113 S02污染及酸雨造成的危害燃煤产生的S02污染及其导致的酸雨问题，已成为全球性大气污染中最突出的问题。当人体接触S02时，主要经呼吸道吸入，并被鼻粘膜和上呼吸道吸收。在空气中，当S02浓度达到50m咖3时，即能使人产生窒息感并引起眼刺激症状；当浓度为10501310mgm3时，虽然短时间接触，也有中毒的危险，如果浓度为5240耐时，便会立即引起喉头痉挛，喉水肿而导致窒尉1 01。具体见表11。表11二氧化硫对人体的影响Table 11 Effect on People of$02S02的排放不仅直接危害人类的身体健康，同时也造成了严重的酸雨污染和生态损 害。酸雨通常是指pH值小于56(雨水中二氧化碳达到饱和时的pH值)的降水，它使得 土壤酸化，土地肥力减低，增加土壤离子的溶解度，使土壤产生铝离子等有毒离子通过 河流等进入湖泊，海洋等，危害水生物并对人类的健康造成危害；酸沉降还伤害植物的 组织结构、抑制植物的正常生长、影响植物的光合作用和呼吸作用；它还能够改变植物体 内的硫、碳、氮等营养元素的循环，使土壤中有关元素减少，造成土壤贫疮，致使树木 生长受害，产果量降低，并可能对树木和其他植物起致死作用。酸雨对生态系统影响也 很大，最为突出的是湖泊的酸化问题，湖泊酸化对水生生态的影响主要是导致鱼类死亡， 因此酸性湖水或河水会降低水中含钙量，损坏鱼的脊椎和骨骼，使鱼崎形，成驼背或缩 短。此外酸性还会使河底沉积物释放出有毒物质，如铅、锅、镍等，当湖水或河水的pH 值小于55时，大部分鱼类很难生存。当pH值小于45时，各种鱼类、西栖动物和大部 分昆虫消失，水草死亡。酸雨还加速了建筑结构、桥梁、工业装备、地下储罐、动力和-气-东北大学硕士学位论文第1章绪论通讯电缆等材料的腐蚀，对文物古迹、历史建筑、雕刻等重要文化设施造成严重损害11】。我国每年由于酸雨和S02污染而造成的农作物、森林和人类健康等方面的经济损失都多达千亿元。可见，S02的污染排放及其造成的酸雨问题已成为制约我国国民经济发展的一个重要因素，因此对S02排放的控制与治理已刻不容缓、势在必行41。12 S02污染控制技术研究现状洁净煤技术是当前世界各国解决大气环境问题的主要技术之一，也是高技术国际竞争的一个重要领域【12】：洁净煤技术涉及到煤炭加工、燃烧、转化、污染控制等，其核心技术是煤的高效洁净燃烧。高效洁净燃烧技术是解决以煤烟型污染为主的大气污染问题的一项战略对策，燃煤脱硫是减轻S02大气污染的最基本的方法【l 31。据统计，世界各国开发、研究和使用的燃煤污染控制技术多达200多种，这些技术概括起来可分为三类：(一)燃烧前脱硫，如选煤；(-)燃烧中脱硫，如型煤固硫、炉内喷钙、循环流化床燃烧等；(三)燃烧后脱硫，即烟气脱硫【141。世界上包括我国在内的许多国家对燃煤过程中脱(固)硫技术都进行了大量多方面的研究。121燃烧前脱硫技术燃烧前脱硫技术也就是煤炭洗选技术，分为物理方法、化学方法和生物方法等【l5。其中煤的物理净化技术是目前世界上应用最广泛的燃烧前脱硫技术，该法可以从原煤中除去泥土，页岩和黄铁矿硫。通过煤的粉碎，使非化学键结合的不纯物质与煤脱离，继 而利用构成煤的有机物质(煤的基本微观结构)与密度较大的矿物不纯物之间比重的不 同，或利用二者表面润湿性、磁性、导电性的不同将它们分离。物理方法工艺简单、投 资少、操作成本低，但不能脱除煤中有机硫，对黄铁矿硫的脱率也只有50左右。化学法脱硫多数针对煤中有机硫，主要利用不同的化学反应，包括生物化学反应，将煤中的硫转变为不同形态的硫而使之分离。微生物脱硫技术是把煤粉悬浮在含细菌的气泡液中，细菌产生的酶能促进硫氧化成硫酸盐，从而达到脱硫的目的。该类技术具有其突出的优点，但目前正处在实验室阶段，离工业化应用还有一段距离。煤的脱硫净化技术，除了上述的物理法、化学法和生物法以外，还有超临界流体萃取、加氢热解、微波法和电化学法等。由于经济发展水平因素，目前我国煤炭入选率不到17。而美国、4东北大学硕士学位论文第1章绪论英国、法国、日本的煤炭入选率则分别为42、949、887和982【16】。122燃烧中脱(固)硫技术燃烧中脱(固)硫技术主要是指燃烧前或燃烧过程中在煤中添加一定量的固硫剂(常用的有石灰石、白云石等)，使煤在燃烧或气化时生成的气态硫化物在炉内被吸收，因此也称之为“燃烧固硫，【1。71。固硫剂一般利用炉内较高的温度进行自身锻烧，分解生成CaO、MgO等氧化物，气相中残存的硫化物，与炉内脱(固)硫剂锻烧生成的CaO、MgO接触而被吸收，使其直接转变为硫酸盐及其复盐的形式留在渣中，这样大大降低了排出气体中S02、S03的含量，从而达到了固硫的目的。目前主要脱(固)硫技术见表12【l引。燃烧过程中固硫反应的温度较高，一般在800-1250的范围内。表12主要脱(固)硫技术Table 12 Main technology of sulfur-retention123燃烧后脱硫技术燃烧后脱硫包括高烟囱扩散稀释和烟气脱硫两种【例。高烟囱扩散稀释的方法仅能将S02扩散到大气中进行稀释，减轻污染源周围地区S02污染。它只是将S02污染从一5-东北大学硕士学位论文第1章绪论个地区转稼到另一个地区的权宜之计，该法受当地的地理和气象等条件的影响较大。虽然是所有方法中最方便、最经济的方法，但并不能从根本上减少大气中S02排放总量。严格地说该方法并没有脱硫作用。烟气脱硫是指从烟气中脱除S02使之得到净化，主要是利用吸收剂或吸附剂。近几十年来，国外对烟气脱硫、脱硝技术进行了大量研究，目前已成为比较成熟、应用最广的脱硫技术之一【201。在工业发达国家，工业脱硫装置的应用发展很快。至今，烟气脱硫技术的种类非常多，它的分类也多种多样，按照二氧化硫的处理结果可分为抛弃法和回收法【2l】。前者指脱除的硫不作产品而抛弃。后者将脱除的硫进行回收。按脱硫的方式和产物的处理方式一般可分为干法和湿法两大类。湿法烟气脱硫是指用液体吸收剂(如 水或碱性溶液)洗涤烟气脱除其中的S02。例如最早由英国皇家化学工业公司在20世纪 30年代提出的石灰石石灰法洗涤是目前世界上应用最广泛的脱硫技术。该法具有脱硫 反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点，但普遍存在腐蚀严重、投资运行维护费用 高及易造成二次污染等问题。干法烟气脱硫是指应用粉状或粒状吸收剂来脱除烟气中的 S02。该法具有无污水废酸排出、设备腐蚀小，烟气在净化过程中无明显温降、净化后 烟气温度高、利于烟囱排气扩散等优点，但存在脱硫效率低，反应速度较慢、设备庞大 等问题瞄】。国外特别重视湿法烟气脱硫技术的研究与开发，尤其是日本、美国和德国的 研究较多，世界上烟气脱硫装置的数量、容量以及技术水平方面也是日本和美国居领先 地位【231。我国上世纪50年代开始研究，但发展缓慢【24】。一-124各种脱(固)硫技术比较及我国实际应用情况分析燃煤脱(固)硫技术的种类很多，但没有一种技术能解决所有燃煤炉具的二氧化硫污染问题。利用环境科学方法研究特定地区的环境容量，当搞清该地区环境容量极限和当前污染状况时，可适当采用高烟囱排放技术，这样实行起来，简便易行又非常经济。从技术的适用性、经济性及社会认同三方面来衡量脱(固)硫技术，各种脱(固)硫技术各有所长，应根据具体情况选择适当的处理方法【251。对于使用选精煤的炉窑的二氧化硫污染的治理，考虑到大多数高硫煤中硫的存在形式50以上是黄铁矿硫，可以采用浮选脱硫技术。对于燃烧后的烟气脱硫技术虽然在国外发达国家中得到了广泛应用，但其基建投资和日常运行费用较高，受设备投资和运行费用(如湿法烟气脱硫系统的初投资费用占电站总投资的三分之一)的限制，难以适用于我国的国情【2们。因此，根据我国国l6-东北大学硕士学位论文笫1章绪论情，需要采取种适合我国能源利用现况的工艺简便易行、成本低廉的洁净煤炭燃烧技术来控制S02对我国大气环境的污染。我国以煤炭作为主要的生产和生活能源，其中燃烧煤炭的中小型锅炉和窑炉在我国占有很大的比例，目前我国的工业锅炉使用量约46万台，其中中小型层燃锅炉占70，各种窑炉约16万座，年用煤量在400Mt以上，量大面广的中小型锅炉和窑炉是排放S02的主要污染源【271。随着我国环境空气质量标准和大气污染物排放标准的不断严格及排污收费的提高，要求燃煤锅炉和炉窑普遍采用减排S02的措施己是势在必行。燃烧中脱(固)硫技术采取直接加入固硫剂的方法、不需要增加过多的附属装置，大大减少了燃 烧后脱硫设施的使用，与其它脱(固)硫技术相比具有脱(固)硫系统简单、初投资与 运行费用低、固硫反应温度与固硫剂温度相统一、占地面积小等优点【2引，尤其适用于中 小型锅炉，因此是一种适合我国国情的控制S02排放行之有效的方法。我国在此技术的开发利用上，也不断进行着大量的研究，所采取的技术途径主要有两条，一是开发以助燃为目的的助燃剂，在助燃的同时起到一定的固硫作用，从而减少煤燃烧时S02的排放量；二是开发以钙系化合物为主的固硫剂或复合固硫剂，采取加入固硫剂的手段与煤燃烧排放的S02反应，使其直接转变为硫酸盐及其复盐的形式留在渣中，达到固硫的目的【291。同时，利用工业废渣作为固硫剂还可以使大量的工业废渣得到二次利用，具有巨大的经济效益和社会效益。但该技术目前普遍存在固硫剂利用率低、固硫效果不明显，固硫产物在高温时易分解等问题。针对这一状况，近年来各国学者在提高固硫效率方面做了大量的研究。结果发现，在固硫剂中加入适量的添加剂可以改善固硫剂的固硫反应速率，从而提高固硫效率【30】。就单项研究指标来讲，我国有些脱(固) 硫装置己经达到了国际先进水平，但对于钙基固硫剂在高温区(1000。C)固硫过程的 研究还相对薄弱，高温脱(固)硫效率仍停留在较低的水平，未能实现根本性的突破。 所以针对煤炭燃烧脱(固)硫中存在的钙利用率低和高温固硫效果差的问题，改善固硫 剂的高温反应活性，研制开发高效廉价的固硫剂、添加剂，提高其利用率是燃烧脱(固) 硫技术需要解决的重要课题之一，是实现当前大气环境治理战略目标的一个主要途径， 也是当务之急。因此，对固硫添加剂的研究仍是我国今后在燃煤固硫技术上研究的重点， 我国在此方面的研究仍具有很广阔的发展空间，研究高温条件下添加剂对燃煤脱(固)硫 的促进作用无疑具有很大的市场优势和开发机遇。-7-东北大学硕士学位论文第1章绪论13固硫剂及添加剂促进固硫作用机理的研究进展131常见固硫剂及其促进固硫作用的机理凡能与煤在燃烧过程中生成的S02，S03起化学或物理吸附反应形成稳定的固态残