[发明专利]复合添加剂、其制备方法以及降低烟气中三氧化硫的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种添加剂，特别是涉及一种降低燃煤产生的烟气中三氧化硫的复合添加剂、该复合添加剂的制备方法及其用途。

背景技术

煤燃烧过程除了矿物质分解产物外，也有氧化硫和氯化氢气体形成，煤中矿物质分解产生的飞灰(氧化硅、氧化钙、氧化铝、氧化钠、氧化钾、氧化镁、氧化铁和氧化亚铁等)在不同温度段形成复杂的共晶体混合物(见表1)，沉积在锅炉内件(比如炉膛水冷壁管、炉膛出口下游烟道、空气预热器)表面，影响传热性能，另外燃煤产生的烟气中的硫氧化物和氯化氢气体与飞灰中的碱金属氧化物在一定的条件(例如，在450℃～100℃温度下以及H₂O和O₂存在下)下化合，形成硫酸盐和过硫酸盐，也沉积在锅炉内件表面，导致结焦和腐蚀发生，逃逸的硫的氧化物也会污染环境。

表1部分低熔点共晶物及其熔点

不同煤种硫含量差异很大，煤中的硫含量一般在0.5～5wt％，根据煤中的硫含量评估锅炉内件表面沉积物和烟气的腐蚀倾向，分为四类不同硫含量煤：＜1.2wt％；1.2～1.8wt％；1.9～2.5wt％以及＞2.5wt％。硫含量越高，烟气中SO₃含量增加，高温腐蚀和结渣或结焦倾向越强，另外，黄铁矿分解产物和微量亲硫元素(As和Pb)沉积在锅炉内件表面，也易导致腐蚀。

一般情况下，煤中90％以上以硫的氧化物形式存在于烟气中，其中，SO₂含量800～2500ppmv(其中ppmv指的是每百万个单位摩尔体积中，二氧化硫所含的摩尔体积数)，被氧化为SO₃的转化率一般为1～5％，SO₃含量5～80ppmv。

三氧化硫在燃煤锅炉的炉膛和烟道中按反应式⑴形成。

2SO₂+O₂→2SO₃⑴

反应式⑴为平衡反应，其转化率受温度和压力影响，温度降低和压力增加都会使SO₃的转化率增加。在整个烟道中，压力变化较小，温度变化比较显著，所以，冷端烟气(例如120℃至450℃)中SO₃的含量比高温区烟气(例如450℃至1500℃)中的SO₃大大增加。

另外，正向和逆向反应速度对转化率影响较大。由于烟气流速较大，且温度不断降低，在变化的温度条件下，反应式⑴不可能达到化学平衡，所以温度对反应速度的影响与温度对反应平衡的影响正好相反，也就是说，在冷端SO₃的形成速度降低，达到化学平衡需要的滞留时间增加，但内件表面沉积的催化性物质也会改变反应速度。

总之，SO₃的形成受三方面因素影响：

⑴煤中含硫矿物质的分解产物

如，CaSO₄、MgSO₄和Al₂(SO₄)₃的分解产物以及反应式⑵产生的SO₃。

2CaSO₄+Fe₂O₃→2CaO·Fe₂O₃+SO₃⑵

在高温区(1500℃～450℃)，SO₃很快被还原成SO₂，所以，高温区的主要硫的氧化物为SO₂。

⑵SO₂与[O]在火焰中反应产生的SO₃；

⑶烟气中的SO₂被锅炉内件表面或者沉积灰分及金属氧化物催化氧化产生的SO₃，不同催化性物质以及温度催化SO₂→SO₃转化率见表2。

表2不同催化性物质以及温度催化SO₂→SO₃转化率