CFB富氧燃烧下CaO同时碳酸化硫化特性研究

论文摘要

CFB富氧燃烧下CO2浓度很高(80%以上),因此其用石灰石来进行炉内脱硫时石灰石一般不会发生分解。但当燃用石油焦、无烟煤等难燃燃料时,其炉内的高温(900℃以上)仍会导致脱硫剂石灰石的分解反应。当灰分中的CaO随烟气流动经过各受热面而烟气温度降低到其煅烧温度下,而烟气中含有高浓度的CO2和一定浓度的SO2,必然发生CaO的碳酸化反应和硫化反应。这会增加受热面表面沉积物的硬度,使其更难于去除,带来传热特性变差,炉内通风阻力增大等问题。本文对富氧燃烧下CaO同时碳酸化硫化特性进行了实验研究。首次将水分对CaO同时碳酸化硫化特性的影响考虑在内。研究表明,温度和烟气中CO2、SO2以及水蒸气浓度对CaO的同时碳酸化硫化特性有很大影响。通过建立的反应过程碳酸化和硫化模型,对CaO同时碳酸化硫化过程进行了描述。模型计算结果与实验数据吻合较好。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 2排放的研究现状与分析'>1.2 控制与减缓CO₂排放的研究现状与分析
• 2分离回收技术经济性比较'>1.3 火电厂CO₂分离回收技术经济性比较
• 1.4 富氧燃烧技术研究综述
• 1.4.1 富氧燃烧研究现状
• 1.4.2 CFB富氧燃烧技术
• 1.4.3 CFB富氧燃烧技术的特点
• 1.5 本文研究的意义、内容和目标
• 1.5.1 本文研究意义
• 1.5.2 本文研究内容和目标
• 1.6 本章小结
• 第二章 CFB富氧燃烧下CaO同时碳酸化硫化反应实验研究及机理分析
• 2.1 引言
• 2/CO₂气氛下CaO同时碳酸化硫化反应的机理分析'>2.2 O₂/CO₂气氛下CaO同时碳酸化硫化反应的机理分析
• 2.2.1 碳酸化反应
• 2.2.2 硫化反应
• 2.2.3 CaO颗粒同时碳酸化硫化反应机理分析
• 2.3 CFB富氧气氛下CaO碳酸化硫化反应的实验研究
• 2.3.1 实验台介绍
• 2.3.2 实验设备及实验方法
• 2.3.3 实验数据处理
• 2.3.3.1 同时碳酸化硫化实验中碳酸化率的计算
• 2.3.3.2 同时碳酸化硫化实验中硫化率的计算
• 2.3.3.3 同时碳酸化硫化实验中总转化率的计算
• 2.4 实验结果与分析
• 2.4.1 温度的影响
• 2浓度的影响'>2.4.2 CO₂浓度的影响
• 2浓度的影响'>2.4.3 SO₂浓度的影响
• 2O浓度的影响'>2.4.4 H₂O浓度的影响
• 2.5 本章小结
• 第三章 石灰石煅烧及烧结模型研究与分析
• 3.1 引言
• 3.2 石灰石煅烧反应机理分析
• 3.3 石灰石煅烧、烧结及表面积变化的数学模型
• 3.3.1 煅烧分解模型
• 3.3.1.1 热传递
• 3.3.1.2 界面化学反应
• 3.3.1.3 传质方程
• 3.3.1.4 煅烧程度
• 3.3.2 烧结和表面积变化模型
• 3.4 孔径分布模型
• 3.5 煅烧实验及孔结构的测定
• 3.6 模型验证及分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 CaO同时碳酸化硫化的模型研究与分析
• 4.1 引言
• 4.2 模型假设
• 4.3 同时碳酸化硫化反应模型
• 4.3.1 硫化反应模型
• 4.3.2 碳酸化反应模型
• 2在CaO颗粒孔中的扩散'>4.3.2.1 CO₂在CaO颗粒孔中的扩散
• 2在孔中沿孔径方向的扩散'>4.3.2.2 CO₂在孔中沿孔径方向的扩散
• 4.3.2.3 CaO碳酸化率的计算
• 4.4 模型参数的确定
• E'>4.4.1 有效扩散系数D_E
• S、反应活化能E以及指前因子K₀'>4.4.2 反应速率常数K_S、反应活化能E以及指前因子K₀
• S'>4.4.3 产物层扩散系数D_S
• 4.4.4 水蒸气浓度对碳酸化率的影响系数β和硫化率的影响系数α
• 4.5 模型计算结果及其验证
• 4.5.1 温度的影响
• 2浓度的影响'>4.5.2 SO₂浓度的影响
• 4.5.3 煅烧后的初始孔隙分布的影响
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结与进一步工作的建议
• 5.1 本文的主要结论
• 5.2 创新点
• 5.3 下一步工作建议
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况