置换燃烧新型载氧体CaSO4的化学热力学性能分析

以H2、CO作为还原剂对CaSO4的还原-氧化反应的热力学性能进行了研究,得到了CaSO4的还原-氧化反应的吉布斯自由能与温度的关系和反应的平衡相图.研究结果表明,当温度低于1 045℃时,适当控制H2、CO浓度,CaSO4的还原产物仅有CaS,而无CaO、SO2;当温度低于1 140℃时,CaS的氧化产物仅有CaSO4,而无CaO和SO2.研究结果为CaSO4置换燃烧分离CO2的实验研究提供了理论依据.     

富钙生物油的脱硫性能研究

利用自制热重装置分别考察了富钙生物油与传统钙基脱硫剂的性能和温度、CO2,SO2浓度对富钙生物油煅烧产物脱硫性能的影响。试验结果表明,富钙生物油的脱硫速率优于氢氧化钙和乙酸钙。在SO2体积分数低于0.4%时,富钙生物油的脱硫速率在整个脱硫过程中变化很小,由此推断在脱硫过程中其表面以及孔道不会被CaSO4堵塞,整个反应受SO2在其表面的扩散控制。温度对富钙生物油的脱硫性能影响显著,经900℃煅烧,富钙生物油生成的煅烧产物CaCO3/CaO在800～850℃条件下获得最大脱硫速率;CO2的浓度对其脱硫速率无显著影响。烟气中SO2体积分数高于0.4%时,提高SO2浓度会导致富钙生物油脱硫速率增加值显著下降。     

CaSO4在不同气氛下分解特性的实验研究

通过热重非等温实验研究了不同气氛下CaSO4的分解反应特性，利用红外光谱仪分析反应析出的气体成分。在实验所用的不同非还原气氛中，CaSO4在O2／CO2气氛下的热稳定性最好，其次是O2／N2气氛、CO2气氛、N2气氛。此外，还发现氧气的存在提高了CaSO4热稳定性，抑止了CaSO4的分解。CO气氛下CaSO4的分解反应为平行竞争反应，反应同时生成CaO和CaS。在0．5％CO浓度下，CaSO4分解最终产物主要以CaO为主，CaS的质量百分比仅为28．85％。在4％CO气氛下，反应初期分解产物主要为CaO。后期分解产物主要为CaS，最终反应产物中CaS的质量百分比为57．04％。图6表1参5     

分解炉内贫氧高CO2燃烧条件下挥发分NO生成机理

基于GRI3.0详细动力学反应机理数据库,采用生成速率分析方法,从化学反应动力学角度分析水泥分解炉内煤粉挥发分贫氧燃烧时低温、高浓度CO2条件下挥发分NO生成机理及挥发分中HCN转化生成NO的主要转化路径.分析结果表明,煤粉在过量空气系数为0.8的贫氧燃烧条件下,分解炉内高浓度CO2气氛会促进NO生成,增大NO的排放浓度;850～950℃温度范围内,CO2体积分数为0%～35%条件下挥发分NO生成的主要机理反应式为N+O2(→)NO+O、HNO+H(→)H2+NO和N+CO2(→)NO+CO;高体积分数CO2通过推进反应FINO+H(→)H2+NO和N+CO2(→)NO+CO促进NO生成;其中HNO是NO生成过程中最重要的活性含氮中间产物,对NO生成起主要的贡献作用;HCN氧化生成NO的主要反应路径为HCN先转化生成NHi,再进一步转化生成HNO活性含氮中间体,最终生成NO.     

钙基复合载氧体反应性能的研究

采用沉淀法制备了3种钙基复合载氧体,并在固定床试验台架上对复合载氧体与CO的反应性能进行了研究.对反应前后的载氧体进行了X射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FSEM)表征分析.结果表明:3种添加物均能促进CaSO4与CO的还原反应,提高载氧体的反应速率和转化率;3种添加物对COS的释放具有抑制作用,La添加物对SO2的释放有一定的抑制作用,而Ti、Ni添加物促进了SO2的释放;添加Ni的载氧体具有较高的反应活性,表现出良好的循环特性;载氧体在1次循环反应后,固相中出现了少量的CaO;在6次循环反应后,CaO的峰值比第1次循环后的峰值高,载氧体表面由平整光滑变得疏松多孔,且分布均匀.     

基于Fe_3O_4的化学链制氢动力学特性

针对Fe3O4化学链制氢和CO2分离过程,研究了Fe3O4在CO气氛下还原以及铁在水蒸气下氧化的动力学特性.用Coats-Redfen单升温速率积分法、Ozawa组合升温速率法和lnln恒温分析法对反应机理进行了探讨,并计算了动力学参数.热重数据计算结果表明:在CO和N2体积分数分别为5%和95%时,还原反应属于一级反应,750～900,℃时反应活化能为112,kJ/mol;在CO、CO2和N2体积分数分别为42.9%、14.3%和42.8%时,还原反应可用Jander扩散模型描述,750,～950,℃时反应活化能为49.828,kJ/mol;经Ozawa法验证,加入CO2后的还原反应活化能明显降低.铁与水蒸气的氧化反应接近二维核生长模型,反应活化能较低,为29.633,kJ/mol,且随着温度升高,反应速率常数增大.     

神木煤钙基矿物高温自身脱硫特性的研究

在管式炉上进行高温固硫产物CaSO4的生成和分解实验表明,低于1250℃氧化气氛条件下CaSO4基本不分解,还原性气体CO能够降低CaSO4的分解温度到1060℃左右。在沉降炉上进行的神木煤燃烧试验显示其自身所含有的钙基矿物能够脱除烟气中的部分SO4。     

有机化学实验室废液焚烧NOx、SO2和HCl的排放特性

在内径120mm、高2m的流化床中焚烧处理有机化学实验室废液,研究在800～950℃烟气中氧浓度在0～12％范围内NOx、SO2以及HCl的排放特性．结果表明,废液中有机胺类化合物及微量硝酸在焚烧过程中产生NOx,其浓度最大值约130mg／m^3,试验中发现950℃下NOx浓度低于900℃时的值,说明胺类有机物在950℃下还原NOx能力比900℃下强烈．焚烧过程中产生的SO2来源于有机硫化物及微量硫酸的分解,结果表明氧浓度接近零时SO2浓度最高,在此条件下温度越高,SO2浓度越高,但随着氧浓度的增加,SO2浓度迅速下降．HCl主要来源于有机氯化物的分解,在800～950℃下HCl浓度基本相同,说明有机氯基本上转化为HCl．     

填料塔内喷淋氨水同时脱碳脱硫实验研究

通过在填料塔内喷淋较低质量分数的氨水,同时脱除模拟烟气中的CO2和SO2.对氨水质量分数、液气比、CO2体积分数、pH值、反应温度和SO2体积分数等影响因素进行研究,选出最佳工况进行连续循环运行,并探讨了实验参数对气溶胶排放的影响,提出控制气溶胶携带的措施.结果表明:氨水质量分数增大、液气比增大和初始CO2体积分数降低均会提高脱碳效率;pH值减小不利于CO2的脱除,但在9.6~10.2出现波动;在15~60℃内,35℃时脱碳效率最高;SO2体积分数的增大会降低脱碳效率;上述影响因素对脱硫效率影响不大,脱硫效率维持在99%以上;260min连续循环运行的实验中,脱碳效率在5min内达到95%以上且能维持30min,脱硫效率在3min内可达到近100%,且保持在92%以上.     

城市生活垃圾气化产气特性实验研究

在氮气、空气和富氧三种气氛条件下对城市生活垃圾气化过程进行实验研究,考察了温度、升温速率及反应气氛对城市生活垃圾气化的影响。总结出了城市生活垃圾气化过程中产生的CO,H2,CH4,CO2四种主要气体产物的体积分数在250～950℃的变化规律。氮气气氛下,在250～500℃的低温区段,CO气体的体积分数随升温速率的升高而降低;在500～950℃的高温区段,CO气体的体积分数随升温速率的升高而增加。H2在500℃之后才开始产生,其体积分数在500～950℃随升温速率的升高而增加。CO,H2,CH4三种气体在各个温度点处的体积分数都随气氛中氧气体积分数的增加而降低,而CO2气体在各个温度点处的体积分数则随气氛中氧气体积分数的增加而升高。