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.     

反应温度对石灰石循环煅烧/碳酸化分离CO2的影响

采用可以实现恒温过程的自制热重分析装置,在每次循环过程中,不固定反应时间,根据化学反应进程决定停留时间,在排除反应时间的干扰前提下,研究了反应温度对石灰石循环煅烧/碳酸化高温分离CO2的特性。结果表明,实验范围内煅烧温度在900℃与950℃下碳酸化转化率相差不多,而1 000℃时,吸收剂活性明显下降。碳酸化温度700℃时转化率最高。     

水蒸气对石灰石/白云石循环吸收CO_2能力影响

利用自制能实现等温下热重测量的实验系统,研究了水蒸气对不同粒径范围(75~97μm,150~250μm,355~450μm)石灰石与白云石在循环煅烧/碳酸化过程中对CO2吸收能力的影响。结果表明,当不考虑水蒸气时,白云石对CO2的吸收能力要高于石灰石;而考虑水蒸气时,两者对CO2的吸收能力则相差不多。碳酸化阶段水蒸气的存在提高了钙基吸收剂对CO2的吸收能力,尤其对石灰石作用更加明显。如在20%水蒸气下,石灰石循环第8次对CO2的吸收能力为0.24 g/g,而无水蒸气时仅为0.18 g/g。实验结果表明:比较石灰石与白云石对CO2的循环吸收能力时,水蒸气是重要的影响因素。     

石灰石和贝壳的煅烧及CO2吸收循环特性

选取天然石灰石和贝壳作为钙基材料,进行CaCO3／CaO循环煅烧／碳酸化反应,原料成本低并且资源丰富。该文在热重分析仪上对不同原料的煅烧动力学特性和CO2循环吸收特性进行研究,对循环前后产物的扫描电镜（scanning electron microscopy,SEM）形貌及其孔径分布进行分析。结果表明,随着循环次数的增加,二者活性都有所降低,通过多次循环后样品的孔径分布和扫描电镜形貌观察到,石灰石微孔减少,烧结现象严重,而贝壳分布在中孔和大孔之间,钙利用率较低,形貌未发生明显变化。由于二者组分和结构上的差异,使得天然石灰石在CO2循环吸收性能上优于贝壳,而贝壳则具有较好的循环稳定性。     

水蒸气对石灰石循环煅烧/碳酸化捕集二氧化碳的影响

利用自制的能实现等温下热重测量的装置,针对石灰石循环吸收CO2工艺,研究了烟气中水蒸气对石灰石循环煅烧/碳酸化特性的影响规律。结果表明,煅烧阶段水蒸气的存在会降低吸收剂活性,而碳酸化过程中水蒸气则会大幅度提高碳酸化转化率,如,在20%水蒸气下,第8次转化率为29.43%,而无水时仅为19.46%。当煅烧及碳酸化阶段均含有20%水蒸气时,衰减趋势和转化率与仅碳酸化过程含有水蒸气类似,但呈现的规律不是仅煅烧或仅碳酸化阶段存在水蒸气时效果的简单相加。在本实验条件及实验温度范围内,考虑水蒸气的影响,900~950℃煅烧、700℃碳酸化是针对实验用石灰石的较佳反应温度。     

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。     

水蒸气对石灰石循环煅烧/碳酸化捕集二氧化碳的影响EI北大核心CSCD

利用自制的能实现等温下热重测量的装置,针对石灰石循环吸收CO2工艺,研究了烟气中水蒸气对石灰石循环煅烧／碳酸化特性的影响规律。结果表明,煅烧阶段水蒸气的存在会降低吸收剂活性,而碳酸化过程中水蒸气则会大幅度提高碳酸化转化率,如,在20％水蒸气下,第8次转化率为29．43％,而无水时仅为19．46％。当煅烧及碳酸化阶段均含有20％水蒸气时,衰减趋势和转化率与仅碳酸化过程含有水蒸气类似,但呈现的规律不是仅煅烧或仅碳酸化阶段存在水蒸气时效果的简单相加。在本实验条件及实验温度范围内,考虑水蒸气的影响,900～950℃煅烧、700℃碳酸化是针对实验用石灰石的较佳反应温度。     

石灰石颗粒煅烧特性的模拟与分析

在不同的煅烧温度、颗粒粒径和二氧化碳浓度下对石灰石颗粒进行热重分析。同时,以未反应收缩核为基础,建立石灰石颗粒同时煅烧、烧结模型。分析化学反应、传热传质对颗粒煅烧的影响。结果表明:在煅烧后的 CaCO3-CaO 多孔介质中,化学反应和 CO2的扩散对煅烧起着主导作用。     

石灰石高温煅烧固硫性能的热分析试验研究

选择辽宁产的不同用途的5种石灰石,利用热分析仪,对其高温煅烧固硫性能进行了试验研究。结果表明,在试验条件下,不同石灰石的分解特性差别不大,但固硫性能相差较大;粒度(45μm～90μm)对石灰石的分解特性和固硫性能影响不大;煅烧温度对石灰石的分解特性影响不大,但对固硫性能影响较大,石灰石最佳煅烧温度为1000℃左右。     

石灰石脱硫对循环流化床中NO_x生成和排放的影响

石灰石脱硫是循环流化床燃烧技术的优势之一。但是运行实践表明,加入石灰石对循环流化床燃烧过程中 NOX的排放有一定的负面影响,烟气中的 NOX 浓度增大了 20%～30%。为了提高脱硫效率采用较高的钙硫比时,NOX 的排放浓度也会增大。综合分析了石灰石脱硫对循环流化床中 NOX 排放的影响机理,并从化学动力学的角度对该结果进行了理论分析。认为在氧化性燃烧气氛中,石灰石产生的氧化钙能促进挥发分中的 NH3氧化生成 NO,并促进 N2O 转变成在高温下更稳定的 NO,造成烟气中 NOX浓度增高。     

O2/CO2气氛下水蒸气对石灰石同时煅烧/硫化的影响

为进一步探讨富氧气氛下水分对硫化特性的影响,利用等温热重实验装置,进行了富氧燃烧石灰石同时煅烧/硫化实验,研究了水蒸气浓度、温度、石灰石粒径以及种类等对石灰石同时煅烧/硫化特性的影响。水蒸气提高了石灰石煅烧速率,石灰石完全分解时间缩短;在硫化反应动力学控制阶段水蒸气的影响不明显,而到扩散控制阶段促进作用变得显著。富氧气氛下水蒸气的影响随温度（实验范围）升高而突出,温度越高最终的钙转化率越高。粒径效应显著,随石灰石粒径的减小最终钙转化率明显提高。水蒸气对不同种类石灰石的同时煅烧/硫化特性影响趋势基本一致。     

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。     

供能方式对钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化法捕集CO2热力性能的影响

控制和减缓化石能源燃烧所排放的 CO2对于缓解全球气候变暖具有重要意义。以某超超临界1000 MW火力发电机组为例,建立了钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化法捕集CO2的系统流程,基于Aspen Plus软件得到了系统的热力性能,分析了太阳能集热和煤富氧燃烧驱动 CaCO3煅烧反应对系统热力性能的影响。结果表明,与煤富氧燃烧方案相比,太阳能集热方案增加了发电功率,发电标准煤耗率降低1/3,但其发电热效率降低3.8个百分点;太阳能集热方案的等效太阳能热发电效率为28.36%,高于塔式太阳能热发电的峰值效率;提升太阳能集热方案性能的关键是提高集热器场的能量利用效率ηsol-avi,当ηsol-avi高于75%时,太阳能集热方案比煤富氧燃烧方案发电热效率高。所得结论为低能耗减排CO2、高效利用太阳能提供了新途径。     

钾钠盐类对钙基CO2吸附剂循环碳酸化的影响

钙基CO2吸附剂如石灰石在循环煅烧/碳酸化过程中随着循环次数的增加碳酸化转化率迅速衰减,这对CO2的捕捉极为不利。该文在常压煅烧/碳酸化反应器系统上研究KCl、K2CO3、NaCl和Na2CO3作为添加剂对CaCO3循环碳酸化特性的影响。结果表明,在初始循环时,钾钠盐类的添加造成CaCO3碳酸化转化率的明显衰减,但随着循环次数的增加,添加剂使CaCO3转化率下降缓慢,反而高于原CaCO3转化率。钾盐较钠盐对CaCO3循环捕捉CO2能力有更好的促进作用,钾/钠氯化物比钾/钠碳酸盐效果更好。在CaCO3中添加质量比为0.5%~0.6%的KCl,碳酸化温度在680~700℃时,吸附剂能取得最高的循环碳酸化转化率,经20次循环反应后转化率可达0.44,而在相同条件下原CaCO3转化率仅为0.21。KCl对CaCO3碳酸化的影响包括两方面。一方面,KCl虽然在初始循环时使CaCO3煅烧后的比表面积和比孔容减小,但在长期的循环中能够使它们保持稳定;另一方面,KCl能增加反应中碳酸化产物层的缺陷浓度,有可能增大未反应Ca离子通过产物层的扩散率。因此添加了KCl的CaCO3能够在长期煅烧/碳酸化循环中保持良好的碳酸化性能。