煤粉炉富氧燃烧过程SO3的生成机理

Compared with conventional combustion mode in pulverized coal furnace , concentration of SO3 increase markdly during oxygen enriched combustion. Therefore it make more severe damage on furnace equipment. In order to discover the mechanism of formation and transformation of SO3 in this combustion mode, contents below are going to be researched. The contents include: (1) Catalytic mechanism of ash on SO3 formation. Thermochemistry parameters and dynamics parameters of key elementary reactions are studied during formation of SO3 by ash's catalytic effection with density functional theory. Catalytic mechanism of different ash on SO3 formation is researched. Moreover key parameters influencing catalytic effection are discussed. Meanwhile expriments are conducted to test the Catalytic effection of ash on SO3 concentration . (2) Chemical reaction process of SO3 formation by gas homogeneous reaction. Gas phase elementary reaction model of oxygen-enriched combustion is Stucturede firstly. Transform and migration model of sulfur element are built secondly. These models are used to study transform rule about existence patterns of sulphur and analyse the key radical reactions concerned SO3 formation during combustion. Therefore the chemical reaction process of SO3 formation by gas homogeneous reaction is grasped. Finally influential mechanism of different factors on SO3 formation are also analyzed by these models, the factors concern temperature, SO2 concentration, O2 concentration, CO2 concentration and vapor concentration, etc. At the same time expriments are conducted to verify the effection of different factors on SO3 concentration . . The research will discover the formation mechanism of SO3 and the influential mechanism of different factors during Oxy-fuel combustion in pulverized coal furnace. The findings will be used to conduct optimization of technological parameters and routing of oxygen-enriched combustion technology.

煤粉炉富氧燃烧方式下SO3的生成浓度和危害远高于常规燃烧方式，为阐明该燃烧方式下SO3生成转化机理，拟研究以下内容：（1）灰成分对SO3生成的催化机理。通过密度泛函理论分析，研究灰成分催化生成SO3过程中关键基元反应的热化学和动力学参数，掌握不同灰成分对SO3生成的催化机理，探索影响催化效果的关键性参数。同时采用实验验证灰成分对SO3生成的催化效果。（2）气体均相反应生成SO3的化学反应历程。构建富氧燃烧气相基元反应模型和硫迁移转化模型，从基元反应角度研究含硫物相的转化规律，分析影响SO3生成的主要基元反应，掌握气体均相反应生成SO3的化学反应历程，采用以上模型研究不同因素（如温度、SO2、O2、CO2、水蒸气等）对SO3生成的影响机理。同时采用实验验证不同因素对SO3生成的影响效果。本研究可以得出煤粉炉富氧燃烧过程中SO3的生成机理及影响因素，指导富氧燃烧技术工艺参数和工艺路线的优化。

煤粉炉富氧燃烧方式下SO3的生成浓度和危害远高于常规燃烧方式，为阐明该燃烧方式下SO3生成转化机理，分别研究了SO3的固相催化生成机理和气相生成机理。(1)SO3催化生成实验表明，不同类型的铁系氧化物中，α氧化铁对SO3生成的催化效果最好，其次为γ氧化铁，四氧化三铁的催化能力最小；飞灰中SiO2和Al2O3没有催化效果。氧化铁催化SO3的生成过程中，温度的影响最大，800℃时催化效果最好；随SO2浓度增加，SO3的催化生成率下降； O2浓度对SO3的催化生成率影响较小。整体上在氧化铁作用下，SO3催化生成率远远高于SO3的气相生成率。实验煤种飞灰中，瓮安煤灰中氧化铁含量最高，其对SO3生成的催化效果最好，在800℃中SO3生成率达到最大值。SCR催化剂对SO2催化氧化作用，随温度升高，先增大后减小，在实际运行工况400℃时，SO2催化氧化率主要受SO2浓度影响，随SO2浓度增加，SO2氧化率逐渐降低。煤粉炉内SCR催化剂作用下SO2氧化率最高；其次，从炉膛出口到SCR入口前SO2的氧化主要受飞灰中氧化铁催化作用， 而SO2直接气相氧化率很低。(2)通过密度泛函分析，得出飞灰中氧化铁与SCR催化剂五氧化二钒表面SO3的催化生成机理。通过反应路径分析，比较不同催化剂对SO3生成的催化效果。(3)构建富氧燃烧硫迁移转化模型，反应动力学计算表明，SO2+O(+M)=SO3(+M)是高温下SO3气相生成主要途径。HOSO2+O2=SO3+HO2是中温段SO3气相生成主要途径；富氧燃烧导致烟气中SO3浓度剧增，酸露点普遍升高。不同烟气循环方式对SO3浓度影响非常大，湿烟气循环方式下SO3浓度最高，烟气酸露点比常规空气燃烧方式高30℃以上，而干烟气循环下SO3浓度最小，酸露点也比常规常规空气燃烧方式高10℃以上。(4)SO3气相生成实验表明，温度和SO2浓度对SO3气相生成率的影响较大，氧量影响较小。随温度升高，SO3气相生成率增加；随着SO2浓度增加，SO3气相生成率逐渐降低。本研究得出了煤粉炉燃烧环境下SO3的生成机理，相关成果可以指导富氧燃烧技术工艺参数和工艺路线的优化。