CFB富氧燃烧下CaO同时碳酸化硫化特性研究

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。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 控制与减缓CO2排放的研究现状与分析

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

1.5 本文研究的意义、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

2.2 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

2.4 实验结果与分析

2.4.1 温度的影响

2.4.2 CO2浓度的影响

2.4.3 SO2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

3.3.2 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

4.4 模型参数的确定

4.4.1 有效扩散系数DE

4.4.2 反应速率常数KS、反应活化能E以及指前因子KO

4.4.3 产物层扩散系数DS

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

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