[发明专利]一种提高煤炭在CO2

说明书

本发明涉及煤工业领域，一种提高煤炭在CO₂气氛的氧/燃料燃烧条件下含氮挥发分HCN生成的方法。包括以下步骤：将煤粉粉碎均匀后升温干燥得到干燥细煤粉后向其中添加含有氢氧化钙成分的催化促进剂，搅拌均匀后得到热解备用样本；然后将热解备用样本在CO₂气氛下进行热解，热解结束后分析挥发分中的含氮产物HCN。本发明克服了现有技术中有关于煤在燃烧过程中HCN的生成的研究均是惰性条件下进行的，在CO₂气氛下的氧/燃料燃烧条件下没有过多的研究的缺陷，有效的提高了煤炭在CO₂气氛的氧/燃料燃烧条件下的HCN的生成量的；同时为CO₂气氛下的氧/燃料燃烧条件下含氮挥发分生成的影响提供理论支持。

技术领域

本发明涉及煤工业领域，一种提高煤炭在CO₂气氛的氧/燃料燃烧条件下含氮挥发分HCN生成的方法。

背景技术

氧燃料燃烧（oxy-fuel combustion）是一种新型的燃烧技术，其基本原理是将空气中的氧气分离出来作为氧化剂与循环烟气一同送入炉中燃烧，循环烟气的主要成分为CO₂,因此炉中气体主要为O₂和CO₂气体，这与传统空气燃烧过程中炉内以N₂为主的燃烧气氛不同。锅炉尾部排除烟气CO₂浓度很高，可达95%便于CO₂的直接捕获，是控制温室性气体排放的非常有前景的技术。

在氧/燃料燃烧方式下，为了减少烟气中SO₂的释放，通常将钙混入煤粉中来得到更高的固硫率，目的是为了生成CaSO₄。其在氧/燃料燃烧方式下的机制与传统空气燃烧方式下是不一样的。在氧/燃料燃烧方式下CaO的孔体积与比表面积要比相同温度下空气燃烧方式下要少得多，而CaO的这些物理特性对固硫起着重要的作用。为了减少CaO的烧结，在空气燃烧方式下固硫的温度一般低于950℃，而在氧/燃料燃烧方式下固硫的最佳温度接近于1000 ℃，在此温度下却容易导致CaO的烧结成。

此外在热解过程中，煤中的氮将以挥发分氮——焦油氮、HCN、NH₃、N₂等形式释放，剩余的氮滞留在焦中形成焦氮。许多研究已经证明，热解产物中氮的分配和存在形态对后续的气化和燃烧过程中NO_x，和N₂O的生成将存在较大的影响。众所周知，NO_x是酸雨和光化学烟雾产生的主要贡献者，N₂O是引起温室效应的气体之一，并可间接引起平流层臭氧的消耗。与硫不同，煤中的氮可以以环境友好的分子氮形式释放，它本身不是大气污染物，也不是燃烧、气化过程中含氮污染物的前驱体。煤氮在热解过程中有效转化为N₂，将会降低NO_x和N₂O的前驱体NH₃和HCN的形成与释放。研究证明在空气气氛下，缓慢加热的程序升温煤热解过程中，N₂可以是高于800℃的主要含氮产物，其次才是NH₃和HCN，该结论在快速升温条件下也证明成立。煤热解过程中氮气的形成不仅受煤特性和操作条件影响，而且煤中固有的和外加的矿物质也可以催化焦氮、NH₃、HCN和焦油氮转化为氮气。但是现有技术中在不同的热解气氛中钙的添加对含氮挥发分生成的影响的研究是缺乏的，尤其是在CO₂气氛下的氧/燃料燃烧条件下更是如此。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中有关于煤在燃烧过程中HCN的生成的研究均是在空气以及惰性条件下进行的，在CO₂气氛下的氧/燃料燃烧条件下没有过多的研究的缺陷，提供了一种提高煤炭在CO₂气氛的氧/燃料燃烧条件下的含氮挥发分HCN生成的方法。

为实现上述发明目的，本发明通过以下技术方案实现：