钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化协同捕捉CO2/SO2技术的研究进展

采用钙基吸收剂的循环煅烧/碳酸化反应协同捕捉煤燃烧产生的CO2/so2是最具工业应用前景的近零排放技术之一.通过对钙基吸收剂碳酸化捕捉CO2的研究状况及其改进方法进行总结,对钙基吸收荆同时碳酸化和硫酸化的最新研究成果进行了阐述和分析,探讨了提高钙基吸收剂碳酸化和硫酸化能力的措施或方法,为燃煤近零排放技术提供有益参考,同时指出了钙基吸收荆循环煅烧/碳酸化协同捕捉C02/s02工艺方面亟待解决的问题.     

基于钙基的吸收增强式水气变换反应实验研究

利用CaO能同时催化水气变换反应和吸收CO2的双功能特性,在流化床反应器上进行了基于钙基CO2吸收剂的吸收增强式水气变换过程的实验,研究了反应温度、H2O/CO比对水气变换反应的影响,讨论了石灰石对水气变换的催化作用,分析吸收剂循环反应活性下降特性并进行了乏吸收剂水蒸气活化改性实验。实验结果表明,在400～600oC范围内,升高温度同时提高CaO的催化和CO2实验吸收能力。增加H2O/CO比例有利于水气变换反应中CO转化率的提高,但当H2O/CO比例高于2时,水蒸气对水气变换的促进作用减弱。石灰石只有在高于700℃时才体现出一定的催化效果。钙基吸收剂催化活性和CO2吸收能力均随循环次数的增加而下降,通过水蒸气活化可以部分恢复CaO反应活性,提高钙基吸收剂在吸收增强式水气变换循环过程中的利用效果。     

钙基吸收剂循环吸收CO2特性的研究进展

采用钙基吸收剂循环吸收CO2是目前理论比较成熟,前景比较好的零排放技术。通过对钙基吸收剂吸收CO2现状技术和改善其吸收特性方法的总结,探讨了钙基吸收剂的选择、吸收CO2的效率、循环吸收效率下降的原因和循环流化床吸收CO2系统,为CO2的捕集和吸收提供了有益参考,同时提出了以后研究需要改进的内容,为后期的实验研究指明了方向。     

高温CO2吸附/吸收剂的研究进展

化石燃料火电厂是CO2主要排放源,直接脱除高温烟气中的CO2可以减少系统的能量损失,CO2高温吸附剂和吸收剂的开发研究得到重视。本文主要对高温CO2吸附剂中的碳基吸附剂、沸石、类水滑石化合物及高温CO2吸收剂中的锂基吸收剂和钙基吸收剂等进行分析比较：经过化学改性的类水滑石化合物在140℃以上具有高温吸附剂中最高的CO2吸附能力,钙基吸收剂中的PCC（沉淀碳酸钙）和CaO／CB12Al14O33在600℃或更高温度下具有较高的吸收能力和循环反应活性。针对上述高温吸附,吸收剂目前存在的问题,提出以研究高温吸附／吸收机理,提高循环吸附／吸收CO2能力和改进其制备工艺作为今后研究的重点。     

基于石灰石的CO2吸收循环特性多参数线性回归分析

基于热重分析法（TGA）测试2种钙基吸收剂的CO2循环特性，引入多参数线性回归统计分析方法，确定了反应参数（循环次数、碳酸化反应时间、煅烧温度及煅烧气氛）与循环反应速率和转化率之间的关系，引入评价函数F推导了各参数对吸收剂循环吸收特性的影响程度．结果表明：通过对不同反应机理阶段分别建立回归方程，准确描述了不同参数条件下钙基吸收剂的CO2吸收循环过程；在化学反应控制阶段，反应时间对吸收效率的影响最为显著，而进入扩散反应控制阶段后循环反应次数成为决定因素．     

基于钙基吸收剂的循环煅烧/碳酸化反应吸收CO2的试验研究

利用钙基吸收刺的循环煅烧/碳酸化反应(CCR)吸收CO2的方法是一种新型、廉价的分离CO2方法.在常压煅烧/碳酸化反应器系统上,研究了随循环反应次数N的变化碳酸化温度TCAR、煅烧温度TCAL、颗粒粒径d、碳酸化气氛中CO2浓度CCO2等因素对石灰石和白云石的CCR循环吸收CO2过程中碳酸化转化率XN的影响.结果表明:常压下TCAR对吸收剂的碳酸化反应影响较大,在700℃时石灰石的XN最高,白云石则在650℃时的XN最高.TCAR在650～700℃时有利于钙基吸收剂的碳酸化反应.当TCAL超过1050℃时,与920℃时相比较,石灰石的XN急剧下降,而高对白云石则影响不大.随粒径的增大,石灰石的XN逐渐减小,而白云石则存在最佳的粒径分布使XN最大.在碳酸化气氛中,高浓度CO2有利于碳酸化反应的进行.     

钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化中烧结现象及改进措施

钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化是现阶段CO2减排中最有发展前景的方法之一。但该方法存在的问题是钙基吸收剂循环捕捉CO2的能力随着循环反应次数的增加迅速下降。这主要是由于高温煅烧产物CaO在煅烧阶段发生烧结,导致空隙率降低,从而抑制了CO2通过这些孔隙扩散与CaO进行碳酸化反应。对烧结现象的机制及影响烧结程度的因素进行了分析,同时总结了国内外对改善抗烧结性能,提高钙离子活性的研究成果,为研究钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化提供了理论及实验室条件下的支持。     

添加剂改善钙基CO2吸收剂的循环特性

对钙基CO2吸收剂进行了循环活性改善实验研究,分析了采用共沉淀法制取的高表面积吸收剂的循环特性,考察了添加木钙等表面活性剂引起的吸收剂表面形态及比表面积等微观结构的变化.结果表明,添加表面活性剂的钙基改性吸收剂,其比表面积大大增加,循环稳定性也明显提高.但比表面积与循环稳定性并不呈正比,由此可知比表面积并不是影响吸收剂转化率的唯一因素.     

基于逾渗理论的CaO吸收CO2动力学模型

石灰石循环吸收是一种高效而经济的减排烟气中CO2的技术,然而其循环效率降低较快,吸收剂利用率较低.为了对循环吸收过程有很好的认识,改善吸收剂的利用率,将逾渗理论应用于CaO与CO2反应模型中,对CaO颗粒吸收烟气中CO2的过程进行描述.实验数据与模型数据相结合,表明新的模型可以很好地对吸收过程进行描述:烟气中CO2体积分数对CaO转化率的影响主要在反应初期的化学反应阶段;小粒径CaO颗粒在一定程度上可以提高CaO的钙转化率.该研究为提高循环吸收效率提供理论指导.     

Effect of pH Value on Reaction Property of CaO/MgO Sorbent Prepared by Sol-Gel Combustion Method

针对多循环反应过程中钙基吸收剂的CO2吸收能力随循环次数增加而迅速衰减的问题,采用溶胶-凝胶燃烧法,在不同前驱体溶液pH值条件下制备CaO/MgO吸收剂,并在卧式固定床反应器上进行了20次循环的煅烧/碳化试验,对其吸收CO2的活性及循环反应稳定性进行了研究.结果表明：采用溶胶-凝胶法合成的CaO/MgO吸收剂与干物理混合法及湿化学法合成的相比,具有更好的CO2吸收性能;对于采用尿素溶胶-凝胶燃烧法合成的CaO/MgO吸收剂,前驱体溶液pH值越小,制备的CaO/MgO吸收剂颗粒越小,比表面积越大,CO2吸收能力越高.     

钙基吸收剂捕集火电机组烟气中CO_2的热力性能分析

针对燃煤火电机组减排CO2的问题,以某1 000MW超临界机组为例,建立了钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化法捕集CO2的系统流程,得到了CO2捕集率与弛放率、钙碳物质的量比和气固分离效率等参数的关系,基于Aspen Plus软件分析了关键参数对系统性能的影响.结果表明:捕集90%CO2和100%SO2使得机组的发电热效率比设计值降低了8.73个百分点;随着弛放率的提高或气固分离效率的降低,固体循环物料质量流量、煅烧能耗和发电热效率均下降;随着CO2捕集率的提高,固体循环物料质量流量和煅烧能耗呈逐渐增大的趋势,但发电热效率则降低.     

提高钙基吸收剂循环捕集CO2性能研究进展

煅烧过程中吸收剂的烧结现象和循环反应过程中的磨损及破碎现象是导致钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化捕集CO2性能不稳定的主要原因.针对烧结及磨损现象进行了理论分析,同时就目前几种常用的提高钙剂吸收剂循环捕集性能的方法进行了总结,阐述了这几种方法对提高钙剂吸收剂抗烧结性能和机械性能的影响.     

Chemical hot gas cleaning concept for the “CHRISGAS” process

The aim of the CHRISGAS project was the development of a gasification technique to produce clean hydrogen-rich synthesis gas from biomass. In order to improve the process efficiency, this work presents a gas cleaning concept, which combines chemical hot gas cleaning with hot (1 MPa, 900 °C) and warm (1 MPa, 300 °C) filtration. As the focus is set on the removal of H₂S, HCl and KCl, calculations on chemical gas cleaning for the hot and warm gas filter were done using a thermodynamic process model using SimuSage? (GTT-Technologies). The calculations show that Ca-based and Fe-based sorbents are not suitable H₂S sorbents under the conditions of the hot gas filter. For Cu-based sorbents, H₂S concentration below 100 cm³ m^?3 is achievable, if the temperature is reduced below 810 °C. Additional calculations of KCl sorption on alumosilicates under the conditions of the hot gas filter show that the alkali concentration in gasifier-derived gases can be limited to 100 mm³ m^?3. Thus, the condensation temperature of KCl can be decreased down to 580 °C. The results of HCl sorption calculations show that Na- and K-based sorbents are only suitable for temperatures below 600 °C. Therefore, the HCl sorption is transferred to the warm gas filter. The KCl sorption results were confirmed by experiments using bauxite, bentonite, kaolinite and naturally occurring zeolite as sorbents.     

HCl Dry Removal with Modified Ca-Based Sorbents at Moderate to High Temperatures

Modified Ca-based sorbents were obtained by adding sodium alkali into Ca(OH)2 and CaCO3. Reactive properties of modified Ca-based sorbents with acidic gases were investigated through reacting with gaseous HC1 at 450-760℃, and SEM and XRD technologies were adopted to get information on the reaction mechanism. Experimental data showed that HC1 dry removal efficiencies increased with temperature before 700℃ for all of the investigated sorbents, and there existed improved sorbents that corresponded to the highest removal efficiencies under the similar conditions. SEM photographs exhibited morphology difference between original and improved sorbents both before and after the reaction; and displayed that improved sorbents formed more porous product layers than original sorbents especially at higher temperature when product sintering became heavier, which is favorable to HC1 dry removal. XRD analysis showed that (1) improved Ca(OH)2 and CaCO3 were less crystalline than original lime and limestone; (2) the re     

Sulfation phenomena in fluidized bed combustion systems

Fluidized bed combustors (FBCs) are noted for their ability to capture SO₂ in situ via direct reaction with Ca-based sorbents. However, despite more than 30 years of intensive study of sulfation processes in atmospheric FBC boilers and numerous laboratory studies, there are still many uncertainties and disagreements on the subject. In particular, the mechanisms of the sulfation reaction are still not properly understood, and there is dispute over the explanation of the well-known temperature maximum for optimum sulfur capture found in FBC boilers. This paper discusses these points of contention and suggests the most probable mechanisms and explanations for the various phenomena seen with sulfur capture, based on current literature and personal experimentation.     

两段脱硫尾部增湿技术在10t/h工业链条炉洁净燃烧中的应用

在对喜得宝集团公司10t／h链条炉进行改造后，加设了输粉系统装置，旨在对两段脱硫尾部增湿技术进行工业应用研究。试验研究结果表明，两段脱硫技术优于其它钙基脱硫方式，它可以在不影响锅炉热效率的正常运行下，较大幅度地提高脱硫效率，从而具有明显的技术优越性；同时利用原有水膜除尘装置，在不增加资金投入的情况下，进一步提高脱硫效率，减少排放烟尘，显示出了明显的经济优势，故两段脱硫技术可以在工业上加以运用推广。图2表3参3     

钠盐对钙基脱硫剂烧结动力学的影响及孔结构的生成模型

从离子迁移现象出发探讨了钠盐杂质对CaO烧结动力学的影响.采用不等径团聚体,代替传统认为CaO晶粒都是同一尺寸的物理概念,进而通过空位缺陷方程,推导出固态离子扩散系数,从而实现对CaO烧结过程中物理结构不断变化的模拟.利用向钙基脱硫剂中添加钠盐以得到不同杂质含量的方法,研究了温度、杂质含量对CaO烧结的影响.通过实验数据和模型计算结果比较,证明了该模型的合理性.     

钙基脱硫剂空隙结构的分形特性研究

以分形理论为基础,利用2种不同的试验方法测定了脱硫剂的分形维数.在不同反应温度下,利用扫描电子显微镜(SEM)和改进的计盒维数法测定了钙基脱硫剂空隙边界的分形维数,得到了空隙边界分形维数与煅烧温度的关系,并采用压汞法测定了脱硫剂颗粒整体的分形维数,研究了煅烧温度和添加荆对分形维数的影响.结果表明:煅烧温度的升高及添加剂含量的增加均会造成脱硫剂分形维数的下降.说明2种方法均可有效测定脱硫剂的分形维数.