煤矸石對(duì)水體中磷的去除效果分析

劉玥 武曄秋，2 彭惠芹

（1、山西大同大學(xué)建筑與測(cè)繪工程學(xué)院，山西大同 037003 2、山西大同大學(xué)教師發(fā)展中心，山西大同 037009 3、山西大同大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，山西大同 037003）

煤矸石是在煤炭開(kāi)采和洗煤的過(guò)程中排放的固體廢物，利用煤炭本身組成結(jié)構(gòu)特征分析，通過(guò)環(huán)境能源參數(shù)控制的方法，進(jìn)行煤矸石的轉(zhuǎn)爐熱解Toscoa 控制，采用Lurgi-Spuelgas 氣體熱載體分析技術(shù)，進(jìn)行煤矸石的熱解反應(yīng)了流化床干餾控制，提高煤矸石的快速熱解性能的同時(shí)，提高Lurgi-Spuelgas 氣體熱載體控制輸出穩(wěn)定性，從而提升煤矸石在去除磷元素的能力[1]。

當(dāng)前煤矸石對(duì)水體中磷的去除效果分析方法主要有CSIRO 流化床快速熱解方法、多段回轉(zhuǎn)爐(MRF)分析方法、合成氣一體化(CCSI)技術(shù)等，建立煤矸石對(duì)水體中磷的去除效果分析的動(dòng)態(tài)參數(shù)分析模型，通過(guò)煤氣固熱載體雙循環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)煤矸石的去除效果優(yōu)化[2]。

本文分析大同煤矸石對(duì)水體中磷的去除效果，提高煤的純度和清潔效能。通過(guò)溫?zé)峤夥磻?yīng)，研究氣體攜帶焦油的含量，采用復(fù)合流化床熱解分析，以硫化物、氮化物和氧化物測(cè)試元素，進(jìn)行含量分析，從量化特征分析方法，展示了本文方法在提高煤產(chǎn)出的品質(zhì)中的性能，并結(jié)合合成氣一體化(CCSI)技術(shù)，提高油氣產(chǎn)率與品質(zhì)控制能力。

1 煤的熱解過(guò)程及磷含量特征分析

通過(guò)多段回轉(zhuǎn)爐(MRF)熱解分析，分析煤矸石對(duì)循環(huán)流化床的溫度特征分布，結(jié)合電、氣、焦油含量分析，將煤矸石加入到水體中實(shí)現(xiàn)磷反應(yīng)，通過(guò)溫?zé)峤夥磻?yīng)，在溫度高于250℃時(shí)，構(gòu)建熱解焦油的環(huán)境溫度參數(shù)分析模型，通過(guò)幾何斷裂鍵位模擬的方法，進(jìn)行煤矸石對(duì)水體中磷的熱解特征分析。圖1 為多段回轉(zhuǎn)爐熱解分析工藝示意圖。

圖1 多段回轉(zhuǎn)爐熱解分析工藝

結(jié)合揮發(fā)分氣相二次分析的方法，進(jìn)行煤的熱解溫度分析，建立氣體產(chǎn)物的分析模型，通過(guò)高溫?zé)峤夥磻?yīng)，研究氣體攜帶焦油的含量，采用復(fù)合流化床熱解分析，如圖2 所示。

圖2 復(fù)合流化床熱解分析工藝

在煤矸石對(duì)水體中磷的去除過(guò)程中，根據(jù)煤熱解揮發(fā)性參數(shù)，進(jìn)行初始溫度控制[3]，得出不同加熱條件下煤矸石對(duì)磷元素的熱解特性分布見(jiàn)表1。

表1 不同加熱條件下煤矸石對(duì)磷元素的熱解特性分布

根據(jù)表1 不同加熱條件下煤矸石對(duì)磷元素的熱解特性分布特性，在升溫暫態(tài)反應(yīng)過(guò)程中，進(jìn)行N2O 和SO2含量特征分析，分析各組分濃度，進(jìn)行級(jí)流化床處理及熱解分析。

2 煤矸石去磷化學(xué)特征分析

利用三通閥構(gòu)建煤矸石對(duì)水體中磷的反應(yīng)結(jié)構(gòu)模型，當(dāng)煤矸石中的C 被氧化為CO 和CO2，通過(guò)半焦層并實(shí)現(xiàn)反應(yīng)溫度合成，在焦煤升溫過(guò)程控制中[4]，模擬煙氣與焦煤的穩(wěn)態(tài)過(guò)程，在2000～10000 h-1 范圍內(nèi)進(jìn)行恒溫穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)，得到不同溫度條件下煤矸石去磷化學(xué)特征分布見(jiàn)表2。

表2 不同溫度條件下煤矸石去磷化學(xué)特征分布

根據(jù)表2 的不同溫度條件下煤矸石去磷化學(xué)特征分布特性，進(jìn)行煤矸石對(duì)水體中磷的去除效果分析。采用復(fù)合流化床熱解分析，構(gòu)建煤矸石對(duì)水體中磷的效果數(shù)據(jù)分析模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤矸石對(duì)水體中磷的效果量化特征分析。

3 磷去除效果評(píng)價(jià)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

采用三級(jí)量化指標(biāo)參數(shù)分析的方法，在不同溫區(qū)實(shí)現(xiàn)多階熱解反應(yīng)，在水體中模擬煤矸石與煤焦在一定溫度下的去除磷元素的反應(yīng)特性，得到磷去除效果評(píng)價(jià)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 磷去除效果評(píng)價(jià)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

分析表3 磷去除效果評(píng)價(jià)結(jié)果，采用合成氣一體化(CCSI)技術(shù)，在溫度區(qū)間434～923 K 范圍內(nèi)，通過(guò)煤矸石去磷效果評(píng)價(jià)，提高油氣產(chǎn)率與品質(zhì)控制能力，改變產(chǎn)煤中焦油產(chǎn)率低的問(wèn)題，從而提高煤產(chǎn)出的品質(zhì)。

4 結(jié)論

研究煤矸石的去磷技術(shù)，通過(guò)環(huán)境能源參數(shù)控制的方法，進(jìn)行煤矸石的轉(zhuǎn)爐熱解Toscoa 控制，根據(jù)煤熱解揮發(fā)性參數(shù)，進(jìn)行初始溫度控制，得出不同加熱條件下煤矸石對(duì)磷元素的熱解特性分布。通過(guò)出口煙氣中NO 含量分析，采用復(fù)合流化床熱解分析，在煤矸石對(duì)水體中磷的去除過(guò)程中，根據(jù)煤熱解揮發(fā)性參數(shù)，本文方法進(jìn)行煤矸石對(duì)水體中磷的去除效果分析的可靠性較好，品質(zhì)較高，將作為新的煤熱解技術(shù)的發(fā)展方向。