钙基脱硫剂微观结构特性与流化床燃烧脱硫试验研究

摘要

目前中国环境污染依然严重,主要污染物排放总量仍处于较高水平.中国大气污染以煤烟型大气污染为主,其主要污染物为烟尘和SO<,2>,大气中SO<,2>的87﹪来自于煤的燃烧.流化床燃烧脱硫技术是一种经济有效的清洁的燃烧技术,石灰石、白云石和消石灰等钙基脱硫剂来源广、原料易得、价格低廉,是国内外最常用的燃烧脱硫剂.贝壳的主要成分是碳酸钙,与石灰石有相似的化学成分.该文通过大量的试验研究和理论分析,研究贝壳和石灰石等钙剂脱硫剂在各种条件下的脱硫反应性能,研究贝壳和石灰石微孔结构的差别,以及微孔结构对脱硫性能的影响.利用热重分析技术对27种贝壳和18种石灰石在常压、大气气氛下的煅烧反应和模拟烟气中的硫化反应进行了试验研究,研究了颗粒粒径、炉膛温度、SO<,2>浓度、O<,2>浓度等对脱硫剂钙利用率的影响,对不同种类脱硫剂的脱硫性能进行了评价.建立了流化床燃烧脱硫试验台,对5种贝壳和1种石灰石在流化床条件下的脱硫性能进行了研究.利用扫描电镜和压汞仪对贝壳和石灰石的微观结构进行了测试.与石灰石相比,各种贝壳原始结构中含有一些大孔,其比表面积和比孔容较大.在对前人提出的硫化反应模型基础上,对模型中涉及到的化学反应过程、扩散过程进行了探讨,建立了一个描述大孔脱硫剂脱硫反应的颗粒——分布孔模型,并对该模型进行了验证.研究了各种添加剂成分及其含量对贝壳和石灰石脱硫性能的影响.很多添加剂能够促进钙基脱硫剂的脱硫性能,而且存在一个最佳的添加量,添加剂的加入对脱硫剂内部微观结构和改善是影响脱硫效果的一个重要原因.在实际循环流化床锅炉中进行了石灰石燃烧脱硫试验.研究了煤种、Ca/S比、粒径、床温等对循环流化床锅炉脱硫效率的影响,并对飞灰、循环灰中的钙转化率进行了分析.

目录

文摘

英文文摘

第一章概述

1.1本文的研究背景

1.1.1我国的能源环境现状及目标

1.1.2我国的SO2污染现状及危害

1.2 SO2排放控制技术

1.2.1燃烧前脱硫技术

1.2.2燃烧中脱硫

1.2.3烟气脱硫技术

1.3本文的研究目的和主要内容

参考文献:

第二章贝壳与石灰石煅烧硫化特性研究

2.1引言

2.2燃烧脱硫技术研究现状

2.3试验与试验方法

2.4贝壳与石灰石煅烧特性试验研究

2.4.1传热及扩散对煅烧的影响

2.4.2贝壳与石灰石煅烧分解动力学的研究

2.5贝壳与石灰石硫化反应特性研究

2.5.1石灰石硫化反应特性研究

2.5.2贝壳硫化反应特性研究

2.6本章小结

参考文献:

第三章贝壳与石灰石流化床燃烧脱硫试验研究

3.1引言

3.2流化床燃烧脱硫机理研究

3.3流化床反应器脱硫试验

3.3.1温度的影响

3.3.2 SO2浓度的影响

3.3.3脱硫剂化学成分的影响

3.4流化床燃烧脱硫试验研究

3.4.1钙硫比对脱硫效率的影响

3.4.2床温对脱硫效率的影响

3.4.3贝壳的结构对脱硫效率的影响

3.5本章小结

参考文献:

第四章脱硫剂微观结构试验研究

4.1前人对煅烧石灰石孔结构的描述

4.1.1非线性理论在燃烧脱硫中的应用

4.1.2石灰石煅烧后的孔结构

4.2贝壳与石灰石微观结构的定性观测

4.2.1原始结构

4.2.2煅烧后的微观结构

4.2.3微观结构对脱硫的影响

4.2.4脱硫后微观结构的变化

4.2.5煅烧对固硫的影响

4.3贝壳与石灰石微孔结构的定量描述

4.3.1压汞分析方法

4.3.2贝壳与石灰石内的孔径分布

4.3.3煅烧条件对孔隙分布的影响

4.3.4贝壳与石灰石孔结构的分形特性

4.4脱硫剂微观结构对脱硫性能的影响

4.5本章小结

参考文献:

第五章脱硫剂内反应扩散机理及孔扩散模型研究

5.1引言

5.2颗粒-分布孔模型

5.2.1模型假设

5.2.2煅烧模型

5.2.3硫化反应模型

5.3模型参数的确定

5.3.1孔分布规律

5.3.2反应动力学研究

5.3.3气体产物层扩散特性研究

5.4模型计算结果及其验证

5.5本章小结

参考文献：

符号说明

第六章添加剂对脱硫性能的影响试验研究

6.1引言

6.2复合脱硫剂的硫化反应特性

6.2.1氧化铁对脱硫的影响

6.2.2碳酸锰对脱硫的影响

6.2.3氧化铝对脱硫的促进作用

6.2.4赤泥作为脱硫添加剂的试验研究

6.2.5其它废弃物的脱硫效果

6.3本章小结

参考文献：

第七章循环流化床锅炉脱硫工业试验

7.1引言

7.2试验物料与运行参数

7.3试验结果与分析

7.3.1脱硫对锅炉运行的影响

7.3.2 Ca/S摩尔比对流化床脱硫效率的影响

7.3.3石灰石粒度对脱硫的影响

7.3.4床温对脱硫效率的影响

7.3.5不同种类煤燃烧时的脱硫效果比较

7.3.6固体灰渣中的CaSO4含量

7.4本章小结

参考文献:

第八章总结和建议

8.1本文的主要研究成果

8.2本文的创新点

8.3下一步工作的建议

致谢

附录:攻读博士期间的论文和成果