配煤理论与固硫技术的基础研究
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摘要
针对燃煤品种多样化和环境保护的特点，进行了配煤理论和固硫技术的基础研究。建立了动力配煤新模型，给出了配煤中不同基之间的变换关系。动力配煤主要煤质指标的理论值与实测值之差符合正态分布，并且差值的期望很小，说明理论值与实测值相差不很显著。采用数理统计中的t检验方法，从理论上证明了动力配煤主要指标的实测值与其单种煤理论加权平均值之间的线性关系。在建立新的预测配煤灰熔融性温度模型时，充分考虑了单煤灰分产率的影响，采用单煤灰分产率加权平均方法计算配煤灰熔融性温度，其准确度超过应用神经网络方法得到的预测结果。配煤中硫分与单煤硫分之间也具有线性关系，同时配煤中硫的析出具有过渡性。
对固硫过程热力学和动力学研究表明，固硫过程中热力学推动力很大，并建立了固硫过程中自由能与温度的关系函数，得出了固硫过程中二氧化硫与固硫剂反应的平衡压及硫酸钙的分解压力，同时也给出了以硫化钙为固硫产物的热力学可行性探讨分析。应用吸附理论研究固硫过程动力学的结果表明，固硫过程存在一级反应特征，为固硫过程反应级数的确定提供了一种新方法，应用吸附理论方法得到的固硫动力学数学模型的预测值与实测值非常接近。应用晶格变化理论，分析了三氧化二铝及氧化钙对固硫产物硫酸钙的高温热稳定性影响。固硫过程中的二氧化硫扩散特性与固硫剂表面性质、固硫剂粒径有关，并且努森扩散在孔内传质过程中起控制作用。固硫剂粒子尺寸的减少和比表面积的增加，会导致固硫反应活化能减小，固硫能力增加。微观结构研究表明，纳米碳酸钙具有非常好的有利于固硫反应的微观结构特性，纳米碳酸钙的扩散控制过程活化能很小，并且在低温时具有较强的固硫能力，因此，纳米碳酸钙作为固硫剂具有一定的应用前景，也是一种理想的固硫剂。另外，通过对二氧化硫还原重金属六价铬的可行性研究，为煤中硫的洁净利用技术提供了一条新途径。
The thesis deals with the basis study of steam coal blending and sulfur absorption theory. Index errors of steam coal blending are normal school and not very obvious. Statistical verification on linearity of principal parameters of steam coal blending is applied to analyze the process. A new kind of mathematics formula has been put forward to predict ash melting point of steam coal blending which is more precise in comparison with former mathematics. Sulfur of steam coal blending is linear relation with single coal. Sulfur releasing shows transition characteristic for steam coal blending.
Thermodynamics and kinetics study of absorbent such as CaCO3, CaO and Ca(OH)2 is analyzed and shows that the impetus of sulfur adsorbent is powerful. Relation between free energy and temperature is set up and decomposing pressure of calcium sulfate will increase when temperature rises. The sulfur adsorption results could be CaS. Adsorption theory is applied to study kinetics which has the property of first-order reaction kinetics during sulfur adsorption process. The prediction results are precise than other methods. Diffusion characteristic of sulfur dioxide is connected with surface property and particle size of sulfur absorbent. The Knudsen diffusion plays a control role in the process of mass transfer insides holes. Activation energy reduces as particle size of absorbent get smaller. Activation energy of nano-carbonate is less than general calcium carbonate. The microstructure and the characteristic for nano-carbonate shows good speciality in sulfur absorption at low or high temperature. It is very practical to use nano-carbonate as absorbent. Sulfur dioxide is a powerful reducing agent and easy to dissolve in water. Sulfur dioxide can reduce chromium(Cr6+), so it can be used to control chromium pollution.
对固硫过程热力学和动力学研究表明，固硫过程中热力学推动力很大，并建立了固硫过程中自由能与温度的关系函数，得出了固硫过程中二氧化硫与固硫剂反应的平衡压及硫酸钙的分解压力，同时也给出了以硫化钙为固硫产物的热力学可行性探讨分析。应用吸附理论研究固硫过程动力学的结果表明，固硫过程存在一级反应特征，为固硫过程反应级数的确定提供了一种新方法，应用吸附理论方法得到的固硫动力学数学模型的预测值与实测值非常接近。应用晶格变化理论，分析了三氧化二铝及氧化钙对固硫产物硫酸钙的高温热稳定性影响。固硫过程中的二氧化硫扩散特性与固硫剂表面性质、固硫剂粒径有关，并且努森扩散在孔内传质过程中起控制作用。固硫剂粒子尺寸的减少和比表面积的增加，会导致固硫反应活化能减小，固硫能力增加。微观结构研究表明，纳米碳酸钙具有非常好的有利于固硫反应的微观结构特性，纳米碳酸钙的扩散控制过程活化能很小，并且在低温时具有较强的固硫能力，因此，纳米碳酸钙作为固硫剂具有一定的应用前景，也是一种理想的固硫剂。另外，通过对二氧化硫还原重金属六价铬的可行性研究，为煤中硫的洁净利用技术提供了一条新途径。
The thesis deals with the basis study of steam coal blending and sulfur absorption theory. Index errors of steam coal blending are normal school and not very obvious. Statistical verification on linearity of principal parameters of steam coal blending is applied to analyze the process. A new kind of mathematics formula has been put forward to predict ash melting point of steam coal blending which is more precise in comparison with former mathematics. Sulfur of steam coal blending is linear relation with single coal. Sulfur releasing shows transition characteristic for steam coal blending.
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