煤矸石對水體中磷的去除效果分析

劉玥 武曄秋，2 彭惠芹

（1、山西大同大學建筑與測繪工程學院，山西大同 037003 2、山西大同大學教師發展中心，山西大同 037009 3、山西大同大學機電工程學院，山西大同 037003）

煤矸石是在煤炭開采和洗煤的過程中排放的固體廢物，利用煤炭本身組成結構特征分析，通過環境能源參數控制的方法，進行煤矸石的轉爐熱解Toscoa 控制，采用Lurgi-Spuelgas 氣體熱載體分析技術，進行煤矸石的熱解反應了流化床干餾控制，提高煤矸石的快速熱解性能的同時，提高Lurgi-Spuelgas 氣體熱載體控制輸出穩定性，從而提升煤矸石在去除磷元素的能力[1]。

當前煤矸石對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、多段回轉爐(MRF)分析方法、合成氣一體化(CCSI)技術等，建立煤矸石對水體中磷的去除效果分析的動態參數分析模型，通過煤氣固熱載體雙循環控制，實現煤矸石的去除效果優化[2]。

本文分析大同煤矸石對水體中磷的去除效果，提高煤的純度和清潔效能。通過溫熱解反應，研究氣體攜帶焦油的含量，采用復合流化床熱解分析，以硫化物、氮化物和氧化物測試元素，進行含量分析，從量化特征分析方法，展示了本文方法在提高煤產出的品質中的性能，并結合合成氣一體化(CCSI)技術，提高油氣產率與品質控制能力。

1 煤的熱解過程及磷含量特征分析

通過多段回轉爐(MRF)熱解分析，分析煤矸石對循環流化床的溫度特征分布，結合電、氣、焦油含量分析，將煤矸石加入到水體中實現磷反應，通過溫熱解反應，在溫度高于250℃時，構建熱解焦油的環境溫度參數分析模型，通過幾何斷裂鍵位模擬的方法，進行煤矸石對水體中磷的熱解特征分析。圖1 為多段回轉爐熱解分析工藝示意圖。

圖1 多段回轉爐熱解分析工藝

結合揮發分氣相二次分析的方法，進行煤的熱解溫度分析，建立氣體產物的分析模型，通過高溫熱解反應，研究氣體攜帶焦油的含量，采用復合流化床熱解分析，如圖2 所示。

圖2 復合流化床熱解分析工藝

在煤矸石對水體中磷的去除過程中，根據煤熱解揮發性參數，進行初始溫度控制[3]，得出不同加熱條件下煤矸石對磷元素的熱解特性分布見表1。

表1 不同加熱條件下煤矸石對磷元素的熱解特性分布

根據表1 不同加熱條件下煤矸石對磷元素的熱解特性分布特性，在升溫暫態反應過程中，進行N2O 和SO2含量特征分析，分析各組分濃度，進行級流化床處理及熱解分析。

2 煤矸石去磷化學特征分析

利用三通閥構建煤矸石對水體中磷的反應結構模型，當煤矸石中的C 被氧化為CO 和CO2，通過半焦層并實現反應溫度合成，在焦煤升溫過程控制中[4]，模擬煙氣與焦煤的穩態過程，在2000～10000 h-1 范圍內進行恒溫穩態實驗，得到不同溫度條件下煤矸石去磷化學特征分布見表2。

表2 不同溫度條件下煤矸石去磷化學特征分布

根據表2 的不同溫度條件下煤矸石去磷化學特征分布特性，進行煤矸石對水體中磷的去除效果分析。采用復合流化床熱解分析，構建煤矸石對水體中磷的效果數據分析模型，實現對煤矸石對水體中磷的效果量化特征分析。

3 磷去除效果評價及實驗結果

采用三級量化指標參數分析的方法，在不同溫區實現多階熱解反應，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特性，得到磷去除效果評價的實驗結果見表3。

表3 磷去除效果評價的實驗結果

分析表3 磷去除效果評價結果，采用合成氣一體化(CCSI)技術，在溫度區間434～923 K 范圍內，通過煤矸石去磷效果評價，提高油氣產率與品質控制能力，改變產煤中焦油產率低的問題，從而提高煤產出的品質。

4 結論

研究煤矸石的去磷技術，通過環境能源參數控制的方法，進行煤矸石的轉爐熱解Toscoa 控制，根據煤熱解揮發性參數，進行初始溫度控制，得出不同加熱條件下煤矸石對磷元素的熱解特性分布。通過出口煙氣中NO 含量分析，采用復合流化床熱解分析，在煤矸石對水體中磷的去除過程中，根據煤熱解揮發性參數，本文方法進行煤矸石對水體中磷的去除效果分析的可靠性較好，品質較高，將作為新的煤熱解技術的發展方向。