CO_2载体CaO循环煅烧/碳酸化反应的分形特征

捕捉煤燃烧释放出的CO2时,作为CO2载体的CaO微观结构特性对其循环碳酸化性能具有显著影响。采用分形维数作为表征CaO微观结构的特征参数,研究在循环煅烧/碳酸化反应过程中CaO的分形特征及其对CO2捕捉性能的影响规律。结果表明,随着循环次数的增加CaO分形维数逐渐下降,CaO孔道也由粗糙和不规则变得越来越平滑和有规则性。煅烧温度升高则CaO分形维数下降。分形维数较大的CaO具有较高的碳酸化速率。在碳酸化过程的前10min内CaO的分形维数迅速减小,此后随时间变化缓慢。在分形维数D≤2.61的实验范围内,CaO分形维数与其循环碳酸化转化率呈线性正相关;当D>2.61时,可能存在临界分形维数Dcr,当D>Dcr时随着分形维数的进一步增大CaO转化率反而减小。

白泥循环煅烧/碳酸化捕集CO_2的反应特性

在双固定床反应器和热重分析仪上研究造纸白泥在循环煅烧/碳酸化过程中的CO2捕集性能。结果表明：当碳酸化温度为700℃时,白泥循环碳酸化转化率最高。随煅烧温度升高,白泥碳酸化转化率迅速降低。第1次循环白泥碳酸化速率和碳酸化转化率最高,5次循环后,碳酸化速率和碳酸化转化率基本不再衰减,从第5次循环到第100次循环转化率基本维持在0.21左右。白泥初始循环碳酸化转化率较低,15次循环后体现出优于石灰石的捕集CO2性能。煅烧白泥孔隙主要分布在1~10 nm,在碳酸化过程中容易被堵塞,所以初始循环碳酸化转化率较低;经多次循环后,煅烧后白泥表面孔隙结构优于煅烧后石灰石,因此白泥取得比石灰石更高的碳酸化转化率。

钙基CO_2吸收剂的种类和粒径对循环煅烧/碳酸化的影响

在流化床反应器内研究了吸收剂种类(石灰石、白云石)和颗粒粒径(90～200μm和200～450μm)对钙基吸收剂碳酸化特性、煅烧特性以及循环稳定性的影响,并对新型CaO/Ca_(12)Al_(14)O_(33)吸收剂的循环稳定性进行研究.结果表明,钙基吸收剂在流化床内均能有效吸收CO_2.在碳酸化阶段,吸收剂种类对吸收剂的吸收特性影响较大,而颗粒粒径对其影响较小;在煅烧阶段,CaCO_3分解速率随颗粒粒径的减小而增大.随着循环反应次数的增加,钙基吸收剂反应活性下降,相对于白云石和石灰石,CaO/Ca_(12)Al_(14)O_(33)具有更高的循环稳定性,并在七次循环后活性不再发生变化.对于石灰石吸收剂,循环稳定性随循环次数的变化受粒径影响较小.白云石吸收剂由于在循环中容易破碎,因此粒径对其循环稳定性有一定的影响.

流化床内CaO循环碳酸盐化/煅烧实验研究

以石灰石为吸收剂在流化床反应器内对CaO循环吸收CO2以及循环煅烧特性进行了实验研究.结果表明:当吸收温度为650℃时,在稳定吸收阶段,反应器出口气体中CO2体积分数不超过3%,表明CaO吸收剂在流化床内能有效吸收CO2.随循环反应次数的增加,CaO吸收剂循环反应活性下降,使得稳定吸收CO2阶段所持续的时间随循环次数的增加而减少.CaO吸收剂比表面积和孔隙率随循环反应次数的增加而减少,因此会导致CaO转化率随循环次数的增加而快速降低.

水蒸气对石灰石循环煅烧/碳酸化捕集二氧化碳的影响

利用自制的能实现等温下热重测量的装置，针对石灰石循环吸收CO2工艺，研究了烟气中水蒸气对石灰石循环煅烧／碳酸化特性的影响规律。结果表明，煅烧阶段水蒸气的存在会降低吸收剂活性，而碳酸化过程中水蒸气则会大幅度提高碳酸化转化率，如，在20％水蒸气下，第8次转化率为29．43％，而无水时仅为19．46％。当煅烧及碳酸化阶段均含有20％水蒸气时，衰减趋势和转化率与仅碳酸化过程含有水蒸气类似，但呈现的规律不是仅煅烧或仅碳酸化阶段存在水蒸气时效果的简单相加。在本实验条件及实验温度范围内，考虑水蒸气的影响，900～950℃煅烧、700℃碳酸化是针对实验用石灰石的较佳反应温度。

流态化下电石渣循环煅烧/碳酸化捕集CO_2特性

在鼓泡流化床上研究电石渣在循环煅烧/碳酸化反应中的 CO2捕集特性，考察循环次数、反应温度、流化数和颗粒粒径对流态化下电石渣循环碳酸化转化率和速率的影响。结果表明：循环次数增加使电石渣碳酸化转化率衰减，经过50次循环其转化率可达0.2，高于石灰石。反应初期，电石渣碳酸化速率低于石灰石，但经过一段时间后高于石灰石。碳酸化温度为700℃，煅烧温度为850~900℃时可使电石渣保持较高循环捕集 CO2性能。增加流化数提高了电石渣化学反应控制阶段的碳酸化速率，对产物层扩散阶段速率影响较小。颗粒粒径增大对化学反应控制阶段速率影响不大，但降低了产物层扩散阶段速率。

烧结对钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化捕集CO_2影响

利用自制可实现等温热重测量实验系统，研究了烧结对钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化捕集 CO2的影响，测试了几种主要的烧结影响因素（时间、水蒸气、温度、粒径等）的作用规律，并结合孔结构特性进行了分析。烧结时间延长，无论是碳酸化反应速率还是最终转化率均明显下降，尤其在快速化学反应控制阶段；水蒸气对不同烧结时间 CaO 的影响差异显著，温度升高，烧结加剧，CaO 碳酸化转化率加剧下降；对于3个延长烧结时间下的CaO，中等粒径的CaO （150~250μm）取得最高碳酸化转化率。烧结时间的延长总是会降低CaO的比表面积和孔容积。对延长烧结0 min的CaO，水蒸气会明显减小其比表面积和孔容积，但对于延长烧结6 min和12 min的CaO，趋势正好相反。

钾钠盐类对钙基CO_2吸附剂循环碳酸化的影响

钙基CO2吸附剂如石灰石在循环煅烧/碳酸化过程中随着循环次数的增加碳酸化转化率迅速衰减,这对CO2的捕捉极为不利。该文在常压煅烧/碳酸化反应器系统上研究KCl、K2CO3、NaCl和Na2CO3作为添加剂对CaCO3循环碳酸化特性的影响。结果表明,在初始循环时,钾钠盐类的添加造成CaCO3碳酸化转化率的明显衰减,但随着循环次数的增加,添加剂使CaCO3转化率下降缓慢,反而高于原CaCO3转化率。钾盐较钠盐对CaCO3循环捕捉CO2能力有更好的促进作用,钾/钠氯化物比钾/钠碳酸盐效果更好。在CaCO3中添加质量比为0.5%～0.6%的KCl,碳酸化温度在680～700℃时,吸附剂能取得最高的循环碳酸化转化率,经20次循环反应后转化率可达0.44,而在相同条件下原CaCO3转化率仅为0.21。KCl对CaCO3碳酸化的影响包括两方面。一方面,KCl虽然在初始循环时使CaCO3煅烧后的比表面积和比孔容减小,但在长期的循环中能够使它们保持稳定;另一方面,KCl能增加反应中碳酸化产物层的缺陷浓度,有可能增大未反应Ca离子通过产物层的扩散率。因此添加了KCl的CaCO3能够在长期煅烧/碳酸化循环中保持良好的碳酸化性能。

CaO/稻壳灰作为新型CO_2吸收剂的循环碳酸化特性

提出了采用CaO与稻壳灰的水合产物作为新型CO_2吸收剂。研究表明,当水合时间为8h、水合温度为75℃和Si/Ca摩尔比为1.0时,CaO/稻壳灰吸收剂能获得最佳循环碳酸化转化率;经过20次循环反应碳酸化转化率可达0.44,比相同反应条件下CaO/H_2O吸收剂的转化率提高了42%,是原CaO转化率的2倍。650～700℃时有利于CaO/稻壳灰的碳酸化反应;在高煅烧温度下比CaO/H_2O和CaO具有更好的抗烧结能力。

石灰石煅烧及其产物碳酸化特性的试验研究

在DTA-2A型热重分析仪上,对石灰石的煅烧特性及其产物的碳酸化特性进行了试验研究,并利用KYKY-2800型扫描电子显微镜和压汞仪对CaO的微观结构进行了分析.结果表明:提高气氛中CO2浓度会使石灰石起始分解温度升高,完全分解时间延长;提高煅烧温度会加剧CaO表面微粒的烧结;温度是影响CaO碳酸化反应速率和最终转化率的重要因素;当CO2浓度由16%提高到80%时,化学反应阶段的反应速率加快,但CaO的最终转化率变化不大.此外,对石灰石的循环煅烧/碳酸化特性进行了研究,结果表明:较高的碳酸化温度更有利于石灰石的循环利用.

CaO基矿物质循环吸收CO_2的碳酸化研究

CaO基矿物质循环煅烧/碳酸化反应(CCR)分离CO2是一种减排CO2的有效方式.提出了把该方法由第1代增压流化床燃烧联合循环系统推广应用到第2代增压流化床燃烧联合循环系统中的思路.针对CaO基矿物质在循环CCR中碳酸化转化率的衰减,采用了乙酸调质CaO基矿物质的新方法,并提出用含乙酸的工业废水调质CaO基矿物质并回收丙酮的具有工业应用前景的工艺路线.对经乙酸调质的CaO基矿物质在不同反应条件下的循环碳酸化特性进行了研究,得到了碳酸化温度、煅烧温度和颗粒粒径等参数对调质产物循环碳酸化的影响规律.结果表明,CaO基矿物质经乙酸调质后具有更高的循环捕捉CO2能力和抗烧结性,作为一种新型、高效CO2吸收剂具有良好的应用前景.

电石渣制备轻质碳酸钙循环工艺条件的优化

通过实验研究了以电石渣为钙源制备轻质碳酸钙循环工艺的过程特性。该工艺条件优化结果如下:电石渣与氯化铵反应,除去杂质,CO2气体通入过滤后的滤液中,进行碳化反应;生成物过滤干燥后得到轻质碳酸钙;碳化后滤液循环使用。浸渍过程产生的挥发性氨及碳化尾气中的氨被水吸收后送入碳化工序,浸渍滤渣及碳酸钙产品洗水返回浸渍工序循环使用。对最佳工艺条件下制备的碳酸钙进行检测的结果表明,制得的样品完全达到工业沉淀碳酸钙行业标准HG/T 2226—2000中一等品的要求。

石灰石和贝壳的煅烧及CO_2吸收循环特性

选取天然石灰石和贝壳作为钙基材料,进行CaCO3/CaO循环煅烧/碳酸化反应,原料成本低并且资源丰富。该文在热重分析仪上对不同原料的煅烧动力学特性和CO2循环吸收特性进行研究,对循环前后产物的扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)形貌及其孔径分布进行分析。结果表明,随着循环次数的增加,二者活性都有所降低,通过多次循环后样品的孔径分布和扫描电镜形貌观察到,石灰石微孔减少,烧结现象严重,而贝壳分布在中孔和大孔之间,钙利用率较低,形貌未发生明显变化。由于二者组分和结构上的差异,使得天然石灰石在CO2循环吸收性能上优于贝壳,而贝壳则具有较好的循环稳定性。

煅烧参数对钙基CO_2吸收剂反应特性的影响

利用能实现等温测量的热重实验台,探讨了煅烧气氛中CO2浓度对石灰石煅烧、再碳酸化以及水蒸气对循环特性的影响。结果表明,随着煅烧气氛中CO2浓度的增加,石灰石完全分解的时间逐渐延长,但在80%浓度以下,其煅烧、碳酸化动力学特性相差不多。循环过程中,水蒸气可以提高吸收剂的活性,煅烧阶段水蒸气可以增加石灰石的分解速率,碳酸化阶段水蒸气可以提高碳酸化反应速率及CO2吸收能力。

电池级碳酸锂精制工艺技术研究

从氢化前处理、氢化反应、热分解、母液循环4个阶段对电池级碳酸锂生产工艺进行优化。实验结果显示:氢化前处理阶段,工业级碳酸锂经过6倍氨三乙酸(相对于钙镁杂质总量)处理,再经6倍EDTA(相对于钙镁杂质总量)氢化分解除杂,杂质去除率达到98%以上;氢化反应阶段,由氢化溶解率与氢化液p H变化趋势确定氢化时间为80 min、适宜液固质量比大于23∶1;热分解阶段,加入乙醇、升高温度都能提高热分解效率,热分解效率达到69.5%,相比空白提高了21.1%;产品纯度随洗涤次数的增加先增加后降低,3次洗涤后产品纯度达到电池级标准;经过最终母液循环,整体液固质量比降至10∶1左右,产品纯度达到99.5%以上,回收率大于92%,钙、镁含量分别降至0.000 5%、0.002 0%。

水蒸气对石灰石/白云石循环吸收CO_2能力影响

利用自制能实现等温下热重测量的实验系统,研究了水蒸气对不同粒径范围（75~97μm,150~250μm,355~450μm）石灰石与白云石在循环煅烧/碳酸化过程中对CO2吸收能力的影响。结果表明,当不考虑水蒸气时,白云石对CO2的吸收能力要高于石灰石;而考虑水蒸气时,两者对CO2的吸收能力则相差不多。碳酸化阶段水蒸气的存在提高了钙基吸收剂对CO2的吸收能力,尤其对石灰石作用更加明显。如在20%水蒸气下,石灰石循环第8次对CO2的吸收能力为0.24 g/g,而无水蒸气时仅为0.18 g/g。实验结果表明：比较石灰石与白云石对CO2的循环吸收能力时,水蒸气是重要的影响因素。

H2S对石灰石循环煅烧/碳酸化法吸收CO2的影响

为了研究石灰石煅烧/碳酸化循环法捕集CO2过程中H2S对吸收剂性能的影响,利用固定床反应器进行了煅烧石灰石吸收H2S的试验,研究了H2S流量、体积分数和反应温度3个因素与穿透时间和CaO转化率之间的关系,确定了600℃是石灰石煅烧/碳酸化法实现硫碳共脱的理想反应温度。在600℃时,考察了CaO同时脱除CO2和H2S的多次循环反应特性,结果表明:CaO对H2S有良好的脱除效果,而吸收CO2的能力则随循环次数增加不断下降。研究了煅烧气氛(氮气或空气)对CaO循环反应特性的影响,对比试验结果发现:H2S的存在使得空气煅烧条件下20次循环反应后CaO吸收CO2转化率比氮气煅烧时的转化率下降了41.3%。研究分析表明:空气煅烧时,CaS会与O2反应生成CaSO4,堵塞颗粒内部孔隙,使得CaO循环转化率迅速下降。

采用不同石灰原料制备纳米碳酸钙

采用自制高活性度石灰和传统工业立窑煅烧石灰两种原料来合成纳米碳酸钙，对碳化过程中悬浮体系的pH和粘度的变化规律及碳酸钙产品的质量进行了比较分析。结果表明：同采用传统工业立窑煅烧石灰为原料相比，以高活性度石灰为原料时碳化体系具有相对更短的碳化反应后期，碳化过程中悬浮体系的峰值粘度相对较大，

基于Aspen Plus的CCRs碳捕捉系统过程模拟

采用商业软件Aspen Plus对钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化法(CCRs)的碳捕捉过程进行了模拟,讨论CCRs碳捕捉系统的能量回收问题,并运用Aspen Plus软件进行灵敏度分析,研究补充碳酸钙流量对循环固体量、煅烧燃煤量和CO2捕捉率的影响.结果表明:某600MW超临界机组引入CCRs碳捕捉系统后,机组效率下降为39.59%,而将该碳捕捉系统回收的能量用于蒸汽轮机发电,电厂输出功率则从600MW增加到1 041.90MW.

浅谈混凝土结构耐久性的影响因素

本文简要介绍了影响混凝土结构耐久性的各种因素,了解了这些因素对钢筋混凝土耐久性的影响程度,以利于得到有效的控制,从而提高混凝土结构的耐久性。