钙基脱硫剂固硫特性的试验研究

利用热重分析法、微观结构表征法研究了2种钙基脱硫剂(石灰石Ⅰ,Ⅱ)固硫反应特性,揭示了钙基脱硫剂固硫反应机理,并通过等效粒子法模型分析了石灰石固硫反应动力学特性。研究结果表明:在800~900℃温度范围内,石灰石钙转化率随温度提高而增强;石灰石粒径越小,钙转化率越高。石灰石Ⅰ钙利用率对温度敏感,而石灰石Ⅱ对粒径敏感。石灰石煅烧后在晶粒表面形成的裂纹促进SO2的扩散,有利于固硫反应的进行。动力学计算结果表明,石灰石Ⅱ在扩散控制阶段有较高的有效扩散系数,最终钙利用率高于石灰石Ⅰ。     

石灰石循环分离CO2过程活性下降原因分析

为了得到石灰石循环分离CO2过程活性下降的原因,在热重分析仪上考察了石灰石循环煅烧/碳酸化反应特性,并利用扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)考察了不同循环次数下样品表面结构的差异。结果表明:CaO碳酸化反应主要由化学反应控制阶段和产物层扩散阶段组成,石灰石循环反应活性降低主要由化学反应控制阶段CaO转化率的下降引起,而其根本原因是循环反应过程中烧结所引起的空隙结构变化促使反应迅速的化学反应控制阶段提前结束,CaO碳酸化反应较早地进入到反应缓慢的产物层扩散控制阶段。     

流态化下电石渣循环煅烧/碳酸化捕集CO_2特性

在鼓泡流化床上研究电石渣在循环煅烧/碳酸化反应中的CO2捕集特性,考察循环次数、反应温度、流化数和颗粒粒径对流态化下电石渣循环碳酸化转化率和速率的影响。结果表明:循环次数增加使电石渣碳酸化转化率衰减,经过50次循环其转化率可达0.2,高于石灰石。反应初期,电石渣碳酸化速率低于石灰石,但经过一段时间后高于石灰石。碳酸化温度为700℃,煅烧温度为850~900℃时可使电石渣保持较高循环捕集CO2性能。增加流化数提高了电石渣化学反应控制阶段的碳酸化速率,对产物层扩散阶段速率影响较小。颗粒粒径增大对化学反应控制阶段速率影响不大,但降低了产物层扩散阶段速率。     

循环流化床富氧燃烧下CaO碳酸化实验研究

利用热天平对富氧气氛下CaCO3煅烧产物碳酸化特性进行了实验研究,分析发现,温度是决定碳酸化反应速率快慢及最终转化率高低的关键因素,在一定的温度范围内,随着温度的升高,碳酸化反应速率加快,最终转化率提高.同时发现,CO2浓度增加可加快化学反应阶段速率,但最终转化率相差不大.对CaO活化能的计算,采用了分阶段计算.不同CO2浓度的活化能相差不大,而且产物层控制阶段的活化能都比化学反应控制阶段的活化能大很多.     

CO2浓度对钙基CO2吸收剂循环反应动力学特性的影响

为分析CO2浓度对钙基CO2吸收剂循环反应动力学特性的影响规律,利用两段的收缩核模型对石灰石循环反应特性进行了研究。结果表明:反应气氛中CO2浓度的变化只对化学反应控制阶段有较大影响,对产物层扩散控制阶段影响不明显。对于单次循环,CO2浓度的增大促使化学反应控制阶段结束时间缩短,表观化学反应速率常数增大;对于多次循环,CO2浓度的增大导致化学反应阶段表观反应速率常数随着循环次数的增加加速衰减。另外,CaO碳酸化反应在25%CO2浓度下已经饱和,继续增大CO2浓度不能提高最终转化率。     

煅烧温度对石灰石循环分离CO_2的影响及动力学分析

在热重分析仪上研究了煅烧温度对石灰石循环分离CO2特性的影响,并利用两段的收缩核模型考察了不同煅烧温度下循环碳酸化反应过程动力学参数的变化规律。结果表明：煅烧温度和循环次数的增加皆导致化学反应控制阶段提前结束,致使产物层扩散控制阶段提前,导致CaO最终转化率随煅烧温度和循环次数的增加而降低。较高的煅烧温度致使化学反应控制阶段表观反应速率常数较小且随着循环次数的增加而快速降低,产物层扩散控制阶段表观速率常数较大且随着循环次数的增加而缓慢降低。     

煅烧温度对石灰石循环分离CO2的影响及动力学分析

在热重分析仪上研究了煅烧温度对石灰石循环分离C02特性的影响,并利用两段的收缩核模型考察了不同煅烧温度下循环碳酸化反应过程动力学参数的变化规律.结果表明:煅烧温度和循环次数的增加皆导致化学反应控制阶段提前结束,致使产物层扩散控制阶段提前,导致CaO最终转化率随煅烧温度和循环次数的增加而降低.较高的煅烧温度致使化学反应控制阶段表观反应速率常数较小且随着循环次数的增加而快速降低,产物层扩散控制阶段表观速率常数较大且随着循环次数的增加而缓慢降低.     

碳热还原法合成TiB_2的反应动力学研究

采用TG-DSC热分析仪,对碳热还原法合成TiB2的反应混合物进行了热重分析,采用全程等温热重法,对碳热还原法合成TiB2的反应过程进行了动力学研究,并对反应产物进行了XRD分析。研究结果表明,碳热还原法合成TiB2的反应过程分为三个阶段:第一个阶段试样单位面积的失重与反应时间成抛物线关系,反应速率由碳的扩散过程所控制,反应的表观活化能为168.36kJ/mol;第二阶段试样单位面积的反应失重与时间成线性关系,反应速率由化学反应速率所控制,反应的表观活化能为165.28kJ/mol;第三阶段试样单位面积的失重与反应时间成抛物线关系,这一阶段的反应速率由碳的扩散过程所控制,反应的表观活化能为218.47kJ/mol。     

固硫中间产物CaS生成反应动力学研究

在层燃炉和煤粉炉的燃烧固硫过程中,钙基固硫剂的固硫产物主要是CaSO_4和CaS,其中CaS的生成特性对燃煤锅炉的脱硫有很大影响。文中对CO气氛下CaSO_4转化成固硫中间产物CaS的特性进行了热力学分析,并利用热重与红外光谱分析法进行了CaS生成反应特性实验。结果表明：CaS的生成反应优先于CaSO_4的分解反应,CO浓度改变对CaS生成过程的影响不大,但低浓度CO会导致CaSO_4的分解反应提前,CaS的转化率也略低。建立了CaS生成反应动力学,得到CO气氛下CaS的生成反应为1/2阶化学反应,指前因子为5．69×10~(12),表观活化能为461．37kJ/mol。     

纳米添加剂对燃烧固硫影响特性研究

采用自制的纳米TiO2作为燃烧固硫添加剂,对纳米TiO2催化CaCO3的分解过程进行了热重试验研究,对固硫后气体吸收液和固体产物分别进行了离子色谱和红外光谱分析,并采用Coats and Redfern模型对CaCO3分解反应的动力学过程进行了计算.结果表明,纳米TiO2对CaCO3的分解有明显的促进作用,可使分解温度降低、反应活化能E下降;纳米TiO2会导致CaCO3晶格扭曲,减小微晶的晶格能,促进CaCO3分解成反应活性高的CaO分子;纳米TiO2会加快O2的吸附速度,使添加剂周围煤的反应速度加快,同时促进SO2转化成SO3,以及SO2向CaO的内部扩散,完全燃烧产物还会抑制CaSO3的分解,从而提高CaCO3的固硫效果.     

CaO高温脱硫过程数值计算

该文采用一种全新的CaO颗粒数学模型对高温条件下CaO颗粒的脱硫过程进行数值模拟。该模型采用随机漫步方法所生成的三维立方体结构的数学模型。根据高温下CaO吸收SO2生成CaSO4的反应分为表面化学反应阶段和以离子扩散为主的产物层扩散控制阶段的原理，将气体分子运动论理论用于孔隙数学模型，对3种具有近似孔隙率和内表面积却具有不同孔隙分形维数的CaO颗粒模型的高温脱硫过程进行数值模拟。数值模拟的计算结果能够定性地反映CaO高温脱硫的过程，其结果同现有的文献报道符合得比较好。     

循环流化床烟气脱硫系统数学模型研究

以烟气脱硫过程中的质量平衡方程为基础，结合可以描述脱硫剂颗粒反应的收缩未反应核模型(shrinking unreacted core model)，同时考虑到再循环物料的影响，建立能够预测循环流化床反应器内烟气脱硫效率的数学模型，该模型可以分别量化新鲜脱硫剂和再循环颗粒的脱硫效率。模型仿真出脱硫效率在不同参数条件下的变化趋势与实际运行情况一致，并且模型经校正后能够比较准确地描述脱硫过程，因此该模型可以用来指导循环流化床烟气脱硫系统的工艺设计和参数优化。     

工业碱基废弃物的固硫性能研究

利用高温管式炉和TGA/SDTA851e热重分析仪对工业碱基废弃物的固硫性能进行了试验研究,采用压氮法对工业碱基废弃物的孔结构进行了研究。结果表明:工业碱基废弃物具有良好的固硫性能和孔结构,作为高效的燃煤固硫剂具有实用价值。     

高温煤气脱硫及其对逆水煤气变换反应的影响

采用天然石灰石作脱硫剂,在固定床上进行高温煤气脱硫,研究脱硫剂粒径、用量、温度和入口H2S浓度对脱硫性能的影响及脱硫反应对逆水煤气变换反应的影响,并得到CaO的转化率曲线。结果表明:粒径对脱硫效果的影响很大,其中以0.38～0.9mm的石灰石脱硫效果最佳;脱硫剂用量增加,气固之间的接触机会增加,脱硫反应进行得更完全;温度对脱硫过程的影响比较复杂,最佳的脱硫温度为脱硫剂完全煅烧的温度;在一定的空速下,随着入口H2S浓度的减小,反应速率减慢;脱硫剂明显加快逆水煤气变换的反应速率,起到催化剂的作用,但是产生的CaS堵塞了脱硫剂的微孔,催化活性减弱,使逆水煤气变换反应速率减慢。     

1 000 MW燃煤发电机组碱渣脱硫试验研究

碱渣是氨碱法生产纯碱过程中产生的废渣工业固体废弃物和污染物,开发其高附加值利用具有显著的经济和环境效益。针对碱渣作为燃煤电厂湿法烟气脱硫系统脱硫剂的应用开发,在某1000 MW燃煤发电机组、设计采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的烟气脱硫装置系统上进行了碱渣完全替代石灰石脱硫的首次工业化试验;基于与石灰石脱硫的系统比较,研究和评价了碱渣脱硫的性能及其影响。试验验证了在大型燃煤机组湿法烟气脱硫系统上碱渣能够完全替代石灰石脱硫;碱渣脱硫可提升烟气脱硫的脱硫效率,实现超低排放,对副产品石膏品质几无影响;碱渣替代石灰石作为脱硫剂,可保证可靠供应,且具有廉价、节电和对高硫煤适应性等优势,可取得良好的经济效益。还可以实现以废治废,具有良好显著的环保效益。 关键词：燃煤发电机组;湿法烟气脱硫;脱硫剂;碱渣;固废利用     

喷钙脱硫系统中增湿活化装置的脱硫性能研究--模型的建立

根据喷钙脱硫系统开发和深入研究的需要,对于系统的关键部件——增湿活化装置,建立了能综合考虑装置内颗粒运动、水分蒸发、颗粒间碰撞含湿吸收剂脱硫的气－固－液多相反应器模型。模型可对增湿活化装置内烟温、吸收剂粒度、喷水量、［Ｃａ／Ｓ］比、风速等因素对脱硫效率的影响进行研究。文章还建立了研究增湿活化装置脱硫性能的理论模型。     

燃煤锅炉同时脱硫脱硝技术工艺性分析

分析电子束氨法和脉冲电晕氨法2种高能电子活化氧化同时脱硫脱硝技术,活性炭加氨吸附、NOXSO工艺和CuO法3种固相吸收／再生法同时脱硫脱硝技术:SNON工艺和SNRB工艺气/固催化同时脱硫脱硝技术以及湿法同时脱硫脱硝技术的基本原理、工艺过程,并结合各种工艺的应用实例,分析各种同时脱硫脱硝技术的工艺特性和优缺点,并介绍各种技术的工业应用情况和最新研究进展。与单独使用脱硫脱硝工艺相比,同时脱硫脱硝技术具有工艺简单、占地面积小、相对投资少和生产成本低等优点,随着对SO2和NOx排放要求的日益严格,脱硫脱硝一体化技术有非常广阔的市场发展前景。     

电厂工业废水处理后回用于脱硫工艺水的试验研究

为提高全厂水资源利用率,河北某电厂对处理后的电厂工业废水水质与脱硫工艺用水水质要求进行比较,发现二者较为接近;该厂处理后的工业废水量仅占脱硫工艺用水总量的7%,认为可将其用作脱硫工艺水。为进一步降低风险、制定合理的工业废水利用方案,进行了现场试验研究。试验结果表明,处理后的电厂工业废水用作脱硫工艺水后,脱硫系统运行正常;脱硫效率大于或等于95%;脱硫浆液密度维持在1 130 kg/m³左右;脱硫副产品石膏的含水率基本保持在10%左右,CaCO₃质量分数小于3%,CaSO₄·2H₂O纯度大于90%,符合市场对石膏品质的要求。据此,河北某电厂处理后的工业废水可回用于该厂脱硫系统。     

废弃物型固硫剂的固硫性能研究

利用高温管式炉和烟气分析仪对4种工业碱基废弃物和1种石灰石固硫过程进行了试验研究,并利用压汞仪和X–射线衍射仪对废弃物的孔结构和固硫产物进行了研究。结果表明：白泥和电石渣在800~1 100 ℃时对低温硫和高温硫都具有较强捕获能力,固硫性能较好;盐泥和赤泥在800~900 ℃时能够有效的捕获低温硫,固硫性能较好,当温度升至1 000 ℃后其固硫性能变差。废弃物具有良好的微观结构,有利于颗粒内部固硫反应的进行。综合上述,工业碱基废弃物具有良好的固硫性能。     

石灰石固硫特性热分析评估

在改进的热天平上,测定石灰石的热解和固硫反应热重曲线,并经对曲线进行回归处理．给出了石灰石热解的动力学方程;提出石灰石固硫热重曲线的“分段”分析方法。对在不同条件下得到的CaO与SO的反应进行机理分析。