<<
>>

15.2. Влияние серы на технологические показатели ТГИ

Выбор путей использования ТГИ часто зависит от содержания в них общей серы. Именно поэтому общая сера – важнейший показатель качества топлива. Формы серы определяют, как правило, только при необходимости полной характеристики высокосернистых и высокозольных топлив.

В распределении серы по ТГИ различной природы и степени химической зрелости нет определённой закономерности. В торфах содержание общей серы колеблется от 0,5 до 2,5%. Сер­нистость украинских бурых углей составляет в среднем 2,9-4,5%; подмосковные бурые гумусовые угли содержат серы от 1,52 до 7,88% (чаще всего от 3,1 до 7%).

В каменных углях различных бассейнов содержание общей серы неодинаково. В Донбассе преобладают угли сернистые и высоко­сернистые. Диапазон коле­баний содержания общей серы в донецких углях исключительно велик – от 0,46 до 9,28%. Сернистость донецких антрацитов ко­леблется от 0,59 до 6,33%, но чаще всего составляет 1-3%.

Нижнекарбоновые угли Западного Донбасса можно отнести к ма­ло- и среднесернистым углям, поскольку количество общей серы в них равно 1,3-2,5% (редко более 3%). Угли Кузнецкого бассейна отно­сятся к углям малосернистым; содержание общей серы в них колеблет­ся в пределах 0,5-1%, редко достигая 2 %. В углях Карагандинского бассейна сернистость составляет от 0,44 до 1,7% (иногда до 3%). Угли Воркуты (Печорский бассейн) принадлежат к малосернистым углям (0,5-0,8%); угли Кизеловского бассейна являются высокосернисты­ми (среднее содержание серы 5-6%).

Данные о содержании общей серы в петрографических микрокомпонентах каменных углей показывают, что наименьшее её количество определяется в витринитах (от 0,33 до 1,97%), а наибольшее – в инертините (от 0,95 до 11,09%), хотя встречаются и малосернистые фюзиниты, например, в углях Кузбасса. Липтинит обладает более высокой общей сернистостью (от 0,82 до 1,4%), чем витринит, но весьма близ­кой к последнему.

Отдельные виды серы в составе общей серы, принимаемой за 100%, часто распределяются в углях почти поровну между пиритной и орга­нической серой (по 40-45%), поскольку количество сульфатной серы (в сумме с серой элементарной) не превышает 10-15% всей серы.

Сера – нежелательная и даже вредная часть топлива.

Сжигание ТГИ сопровождается окислением всей органической, свободной и пиритной серы с образованием SО2 и частично SО3, улетучивающихся с дымовыми газами. Лишь небольшая часть этих видов серы, а также вся содержащаяся в угле сульфатная сера, переходят в шлаки в виде сульфатов. Увеличение содержания серы в углях на 1% снижает теплоту их сгорания примерно на 250 КДж на 1 кг. Превращение сернистых соединений в SО2 и SО3 и выбрасывание их с дымовыми газами в атмосферу вызывает коррозию металлов, загрязняет воздушный бассейн.

Значительно сложнее протекают процессы превращений разных видов сернистых соединений в углях при нагреве их без доступа воз­духа, т. е. при полукоксовании и коксовании. Сульфаты в углях вос­станавливаются до сульфидов вследствие взаимодействия с углеро­дом или водородом. В результате термических превращений пирита в углях образуется сульфид железа (накапливается в коксе), сероводород (удаляется с летучими продуктами полукоксования и коксования углей), а также осуществляется переход части пиритной серы углей в серу органиче­скую полукокса и кокса.

Органические сернистые соединения при полукоксовании и коксо­вании углей разлагаются около 300°С с образованием сероводорода и летучих органических сернистых соединений (COS, CS2 и др.). Эти процессы протекают относительно равномерно во всем диапазоне тем­пературы коксования углей от 300 до 900-1000°С и выше.

Образующиеся из углей летучие сернистые соединения частично удаляются из коксовых печей, частично взаимодействуют с твёрдыми нелетучими продуктами (полукоксом и коксом), фиксируясь в послед­них в виде органической серы.

Если содержание общей серы в углях (St) принять за 100%, то при коксовании в кокс переходит её от 60 до 86%; в коксовый газ (в виде H2S) – от 10 до 29% и в виде других органических сернистых соеди­нений (COS, CS2) – от 0,2 до 6,9%; в каменноугольную смолу – от 0,63 до 1,65% и в надсмольную воду – от 0,4 до 1,5%.

Сера кокса ухудшает его качество как металлургического топлива, поскольку при выплавке чугуна в доменной печи она переходит в чу­гун, придаёт ему хрупкость и понижает качество получаемой из него стали, т. е. сообщает ей красноломкость. Красноломкость – это свой­ство стали давать трещины при горячей (850-1050°С) обработке дав­лением (ковка, штамповка, прокатка). Поэтому в доменной печи серу кокса стремятся перевести в шлак с помощью флюсов, что уве­личивает удельный расход кокса на 1 т чугуна и уменьшает произво­дительность доменных печей. Каждая 0,1% содержания общей серы в коксе (свыше 1,6%) увеличивает расход на выплавку 1 т чугуна: флюсов – на 3,7%; кокса – на 1,7-2%; руды – на 0,3% и снижает производительность доменной печи на 1,5-2%. На 1 т выплавляемого чу­гуна в домну не должно вноситься более 6 кг серы. Особенно вредно содержание серы в коксе, применяемом для литейных целей.

Для снижения сернистости кокса используются следующие методы:

- обогащение углей перед коксованием (при этом удаляется 35-40% пиритной серы углей, что снижает их общую сернистость на 20%);

- глубокое обогащение углей по сере обработкой их химическими реактивами (например, азотной кислотой) для удаления органической серы;

- десульфурация готового кокса обработкой перегретым водяным паром и прокаливанием его до 1300-1800°С.

<< | >>
Источник: Самойлик В.Г.. Классификация твёрдых горючих ископаемых и методы их исследований: [монография] / В.Г. Самойлик. – Харьков: Водный спектр Джи-Ем-Пи,2016. – 308 с.. 2016

Еще по теме 15.2. Влияние серы на технологические показатели ТГИ:

  1. 1. Метод специальных расчетных показателей
  2. 4.5. Экспериментальное исследование на шлифовальном станке различных факторов, оказывающих влияние на технологические свойства СОЖ
  3. 11.8. ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА НА СЕБЕСТОИМОСТЬ ПЕРЕВОЗОК
  4.   1.2. Анализ реагентных режимов флотации флюоритовых руд
  5.   1.3. Анализ практики обогащения флюоритовых руд
  6.   3.4. Изучение влияния сернистого натрия на флотацию флюорита  
  7. 4.2. Разработка реагентного режима для флотацииуглистых сланцев  
  8. ФИЛОСОФИЯ И ЕЕ ОТНОШЕНИЕ И КАРДИНАЛЬНЫМ ВОПРОСАМ ЛИНГВИСТИЧЕСКОЙ НАУКИ 
  9. ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКИХ показателей при проектировании
  10. Психогенетика творческих способностей. Генетические и средовые влияния, определяющие вариативность показателей креативности. Наследование таланта и «гениальности».