煤矸石对水体中磷的去除效果分析

刘玥 武晔秋，2 彭惠芹

（1、山西大同大学建筑与测绘工程学院，山西大同 037003 2、山西大同大学教师发展中心，山西大同 037009 3、山西大同大学机电工程学院，山西大同 037003）

煤矸石是在煤炭开采和洗煤的过程中排放的固体废物，利用煤炭本身组成结构特征分析，通过环境能源参数控制的方法，进行煤矸石的转炉热解Toscoa 控制，采用Lurgi-Spuelgas 气体热载体分析技术，进行煤矸石的热解反应了流化床干馏控制，提高煤矸石的快速热解性能的同时，提高Lurgi-Spuelgas 气体热载体控制输出稳定性，从而提升煤矸石在去除磷元素的能力[1]。

当前煤矸石对水体中磷的去除效果分析方法主要有CSIRO 流化床快速热解方法、多段回转炉(MRF)分析方法、合成气一体化(CCSI)技术等，建立煤矸石对水体中磷的去除效果分析的动态参数分析模型，通过煤气固热载体双循环控制，实现煤矸石的去除效果优化[2]。

本文分析大同煤矸石对水体中磷的去除效果，提高煤的纯度和清洁效能。通过温热解反应，研究气体携带焦油的含量，采用复合流化床热解分析，以硫化物、氮化物和氧化物测试元素，进行含量分析，从量化特征分析方法，展示了本文方法在提高煤产出的品质中的性能，并结合合成气一体化(CCSI)技术，提高油气产率与品质控制能力。

1 煤的热解过程及磷含量特征分析

通过多段回转炉(MRF)热解分析，分析煤矸石对循环流化床的温度特征分布，结合电、气、焦油含量分析，将煤矸石加入到水体中实现磷反应，通过温热解反应，在温度高于250℃时，构建热解焦油的环境温度参数分析模型，通过几何断裂键位模拟的方法，进行煤矸石对水体中磷的热解特征分析。图1 为多段回转炉热解分析工艺示意图。

图1 多段回转炉热解分析工艺

结合挥发分气相二次分析的方法，进行煤的热解温度分析，建立气体产物的分析模型，通过高温热解反应，研究气体携带焦油的含量，采用复合流化床热解分析，如图2 所示。

图2 复合流化床热解分析工艺

在煤矸石对水体中磷的去除过程中，根据煤热解挥发性参数，进行初始温度控制[3]，得出不同加热条件下煤矸石对磷元素的热解特性分布见表1。

表1 不同加热条件下煤矸石对磷元素的热解特性分布

根据表1 不同加热条件下煤矸石对磷元素的热解特性分布特性，在升温暂态反应过程中，进行N2O 和SO2含量特征分析，分析各组分浓度，进行级流化床处理及热解分析。

2 煤矸石去磷化学特征分析

利用三通阀构建煤矸石对水体中磷的反应结构模型，当煤矸石中的C 被氧化为CO 和CO2，通过半焦层并实现反应温度合成，在焦煤升温过程控制中[4]，模拟烟气与焦煤的稳态过程，在2000～10000 h-1 范围内进行恒温稳态实验，得到不同温度条件下煤矸石去磷化学特征分布见表2。

表2 不同温度条件下煤矸石去磷化学特征分布

根据表2 的不同温度条件下煤矸石去磷化学特征分布特性，进行煤矸石对水体中磷的去除效果分析。采用复合流化床热解分析，构建煤矸石对水体中磷的效果数据分析模型，实现对煤矸石对水体中磷的效果量化特征分析。

3 磷去除效果评价及实验结果

采用三级量化指标参数分析的方法，在不同温区实现多阶热解反应，在水体中模拟煤矸石与煤焦在一定温度下的去除磷元素的反应特性，得到磷去除效果评价的实验结果见表3。

表3 磷去除效果评价的实验结果

分析表3 磷去除效果评价结果，采用合成气一体化(CCSI)技术，在温度区间434～923 K 范围内，通过煤矸石去磷效果评价，提高油气产率与品质控制能力，改变产煤中焦油产率低的问题，从而提高煤产出的品质。

4 结论

研究煤矸石的去磷技术，通过环境能源参数控制的方法，进行煤矸石的转炉热解Toscoa 控制，根据煤热解挥发性参数，进行初始温度控制，得出不同加热条件下煤矸石对磷元素的热解特性分布。通过出口烟气中NO 含量分析，采用复合流化床热解分析，在煤矸石对水体中磷的去除过程中，根据煤热解挥发性参数，本文方法进行煤矸石对水体中磷的去除效果分析的可靠性较好，品质较高，将作为新的煤热解技术的发展方向。