基于钙基吸收剂的CO2、SO2和NO联合脱除研究

摘要

燃煤电站对于SO2和NOx的排放控制日益严格，研究低成本联合脱除新技术具有重要意义。本文提出基于钙基吸收剂的CO2、SO2和NO联合脱除新思路，制备了具有较高CO2捕集性能的复合吸收剂;采用CaO/生物质焦同时高效脱除烟气中SO2和NO，有望大幅度降低运行成本，实现SO2与NO超低排放。
　　提出了CaO和海泡石通过水合制备的新型复合钙基CO2吸收剂的新方法，在钙循环条件下研究了复合钙基吸收剂的循环CO2捕集性能。在双重固定床反应器中确定了最佳水合温度、水合时间和适宜CaO/海泡石质量比;在最佳条件下，10次循环后复合吸收剂的捕集CO2性能比CaO高56％。复合吸收剂的主要物相为CaO，同时含有MgO和Ca2SiO4，这两种物质具有较高抗烧结性能，提高了CaO的抗烧结性能。复合吸收剂具有发达孔隙结构、较大比表面积和比孔容，尤其在10-100nm范围内的孔容为CaO的7.5倍，而这部分孔隙是CaO吸收的重要区域，因此该吸收剂具有较高捕集CO2性能。
　　在鼓泡流化床反应器系统上研究了CaO/生物质焦-椰壳焦同时脱除SO2/NO的性能。探讨了焦炭种类、CaO与椰壳焦颗粒粒径、CaO/椰壳焦质量比、反应温度和流化数对CaO/焦炭同时脱除SO2/NO性能的影响规律。在最佳条件下，CaO与椰壳焦的NO脱除效率高达98％，SO2脱除效率接近100％;CaO对椰壳焦还原NO有明显促进作用;与未循环CaO相比，使用5次碳酸化/煅烧捕集CO2循环的CaO与椰壳焦同时脱除SO2/NO略有降低，但SO2和NO脱除效率分别仍可达98.6％和96％。
　　为了解决炉膛中复杂的温度情况，在鼓泡流化床上采用非等温流态化研究O2、CO2对CaO/椰壳焦同时脱除SO2/NO的影响规律，以及CaO/椰壳焦同时脱除SO2/NO中SO2与NO的相互影响。研究发现，O2对CaO/椰壳焦同时脱除SO2/NO反应有很强的促进作用;CO2对CaO/椰壳焦同时脱除SO2/NO有抑制影响;但在O2与CO2同时存在时，O2对CaO/椰壳焦脱除NO反应的促进作用要大于CO2的抑制作用。

目录

声明

摘要

符号说明

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．1．1 钙基吸收剂捕集CO2技术

1．1．2 钙基吸收剂脱除SO2技术

1．1．3 焦炭还原NOx的研究

1．2 本文的国内外研究现状

1．2．2 钙基吸收剂脱除SO2研究进展

1．2．3 焦炭还原NOx影响研究进展

1．3 本文的研究内容

1．3．1 基于钙基吸收剂的CO2、SO2和NO联合脱除新思路

1．3．2 研究内容

1．4 本章小结

第2章 实验系统与方法

2．1．2 CO2捕集实验及方法

2．2 流态化下CaO／焦炭同时脱除SO2／NO实验和方法

2．2．1 样品

2．2．2 流态化同时脱除SO2／NO实验和方法

2．3 流态化捕集CO2实验和方法

2．3．1 样品及制备

2．3．2 流态化捕集CO2实验

2．4 流态化气体流量计算

2．5 微观特性分析和物相分析方法

2．6 本章小结

第3章 CaO／海泡石循环捕集CO2反应特性研究

3．1 引言

3．3 制备条件对CaO／海泡石循环捕集CO2特性的影响

3．3．1 水合温度的影响

3．3．2 水合时间的影响

3．3．3 CaO／海泡石质量比的影响

3．3．4 cao／海泡石的碳酸化反应速率

3．4 微观结构分析

3．4．1 SEM与EDX分析

3．4．2 TEM分析

3．4．3 孔结构分析

3．5 本章小结

第4章 流态化下CaO／焦炭同时脱除SO2／NO反应特性研究

4．1 引言

4．2 CaO对椰壳焦还原NO的影响

4．3 CaO／椰壳焦比例对CaO／椰壳焦同时脱除SO2／NO的影响

4．4 CaO颗粒粒径对CaO／椰壳焦同时脱除SO2／NO的影响

4．5 焦炭种类对CaO僬炭同时脱除SO2／NO的影响

4．6 反应温度对CaO／椰壳焦同时脱除SO2／NO的影响

4．7 流化数对CaO／椰壳焦同时脱除SO2／NO的影响

4．8 经历循环捕集CO2的CaO与椰壳焦的同时脱除SO2／NO

4．9 微观结构分析

4．9．1 SEM分析

4．9．2 孔结构分析

4．10 本章小结

第5章 非等温流态化下CaO／／N壳焦同时脱除SO2／NO的研究

5．1 引言

5．2．1 O2对CaO／椰壳焦脱除SO2／NO的影响

5．2．2 CO2对CaO／椰壳焦脱除SO2／NO的影响

5．2．3 O2和CO2共同对CaO／椰壳焦脱除SO2／NO的影响

5．3 CaO／椰壳焦同时脱除SO2／NO中SO2与NO的相互影响

5．3．2 NO对CaO／椰壳焦脱除SO2的影响

5．4 本章总结

第6章 全文总结及建议

6．1 全文总结

6．2 进一步建议

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文目录

附录