用KMnO_4调质钙基吸收剂从燃煤烟气同时脱硫脱硝

在固定床反应器中考察了强氧化剂KMnO4作为添加剂对钙基吸收剂同时脱硫脱硝的调质效果。实验结果表明,不含KMnO4时钙基吸收剂不能有效脱除NO,而当KMnO4存在Ca/(S+0.5N)为1.8时,钙基吸收剂可获得31.4%的脱硫率和13.5%的脱硝率。实验还研究了各种参数变化对脱硫率和脱硝率的影响,反应温度升高能够促进SO2的脱除,但脱硝率对温度的变化不敏感;脱硫率随着烟气相对湿度的增加而增加,但脱硝率与相对湿度的关系不是单调的,存在一个最大值;O2是脱除NO的必要条件。结合气体分析和产物分析的实验结果发现,NO被脱除的机理是先被氧化为NO2,然后再与吸收剂和脱硫产物反应生成了硝酸盐和亚硝酸盐。为半干法脱硫技术中加入脱硝功能的可能性提供参考依据。

钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化法捕集CO_2的研究进展

控制和减缓化石能源燃烧所排放的CO2对于缓解全球变暖和温室效应具有重要意义。作为一种燃烧后CO2捕集技术,采用钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化(cyclic calcination/carbonation reaction,CCCR)法捕集烟气中CO2的技术因其相对于胺吸收法有一定的经济性而受到关注。在对钙基吸收剂CCCR法的基本概念与特点介绍的基础上,对其中3个重要的研究内容与存在问题,即反应动力学、吸收剂循环转化率与吸收剂的改性以及双流化反应器的研究现状进行综述分析,指出应研究气固反应临界产物层的形成与生长规律,研制高循环反应活性、稳定性和机械强度且价廉及环境友好的吸收剂,开展钙基吸收剂CCCR法综合特性、与燃煤电厂系统组合与优化方案及其技术经济分析。

蒸汽活化钙基吸收剂联合脱碳脱硫特性

利用管式炉(TF)、蒸汽发生器和热重分析仪(TGA)研究了钙基吸收剂联合脱碳脱硫以及水合特性,并通过N2吸附实验对不同烧结程度以及水合前后样品的孔隙结构进行了测量。结果表明,无水合时,40次碳化循环后的样品碳化活性降至18%,但仍具有44%的硫化活性,比新鲜剂仅低4%,说明脱碳失效剂仍是良好的脱硫剂。碳循环失效剂经蒸汽活化后其碳化活性可提高至68%左右,且具有与新鲜剂类似的活性下降规律。每两次碳化循环后进行一次蒸汽活化,可使样品保持65%的平均转化率。蒸汽活化后吸收剂硫化率可提高至80%,远高于新鲜剂,由电镜扫描实验发现这是由于水合时颗粒产生了大的裂缝和破碎,提供了大量产物可自由生长的外表面积。不考虑颗粒磨损,利用钙基吸收剂先循环脱碳再蒸汽活化最后脱硫是一项联合脱除烟气中CO2和SO2的新方法。

复合钙基吸收剂吸附烟气中汞的试验研究

将飞灰和CaO以4∶1(质量比)混合,在室温25℃下消化10 min,在68℃下干燥40 min,制得基础吸收剂,再添加5%的KMnO4(或NaClO2)和15%的水分,制成可吸附燃煤烟气汞的复合钙基吸收剂.研究了KMnO4/NaClO2添加量,吸收剂中水分含量,温度,进口φ(O2)、ρ(Hg0)、ρ(SO2)和ρ(NO)等因素对复合钙基吸收剂吸附烟气汞的影响.结果表明:随着KMnO4、NaClO2添加量从0增至5%,复合钙基吸收剂对烟气汞10 min吸附量从131.75 ng/g分别增至443.00和876.08 ng/g;在KMnO4(或NaClO2)添加量为5%,水分含量为15%,温度为80℃,进口φ(O2)为6%的条件下,模拟烟气进口ρ(Hg0)从18.0μg/m3增至86.4μg/m3时,复合钙基吸收剂对烟气汞的最大吸附量升至1 203.33 ng/g(或2 391.63 ng/g);当进口ρ(SO2)从1 429 mg/m3增至2 286 mg/m3时,KMnO4(或NaClO2)添加剂相对应的烟气汞最大吸附量降至421.50 ng/g(或860.00 ng/g);当进口ρ(NO)从536 mg/m3增至938 mg/m3时,KMnO4(或NaClO2)添加剂相对应的烟气汞最大吸附量降至336.75 ng/g(或776.38 ng/g).

醋酸调质钙基吸收剂的循环碳酸化特性

提出了采用醋酸溶液调质石灰石和白云石的方法来提高它们在循环煅烧-碳酸化过反应过程中吸收CO2的能力．在不同反应条件下分别研究了石灰石和白云石的醋酸化产物醋酸钙和醋酸钙镁在循环煅烧-碳酸化过程中的碳酸化转化率．结果表明：碳酸化温度在600～700℃时，醋酸钙和醋酸钙镁的转化率分别明显高于石灰石和白云石，经过15次循环和20次循环后其碳酸化转化率分别可达0．54和0．6．当煅烧温度从920℃增加到1050℃时，醋酸钙和醋酸钙镁转化率和抗烧结性能明显优于石灰石和白云石．随着碳酸化气氛中CO2浓度的增加，醋酸钙和醋酸钙镁转化率的增量小于石灰石和白云石．存在最佳的粒径范围使醋酸钙和醋酸钙镁的碳酸化能力最大．虽然醋酸钙镁的碳酸化转化率高于醋酸钙，但单位质量煅烧后的醋酸钙的CO2吸收量大于醋酸钙镁．

钙基吸收剂脱硫反应特性的研究

本文对两种钙基吸收剂——ＣａＯ和Ｃａ（ＯＨ）２的脱硫反应机理进行了试验研究。对两者的反应活性进行了比较，并就一些因素（包括吸收剂粒径、脱硫反应温度、Ｆｅ２Ｏ３、ＮａＣｌ、Ｖ２Ｏ５和ＺｎＯ等添加剂等）对脱硫活性的影响作了研究，所得结论对脱硫反应的优化。

高CO_2浓度下钙基吸收剂脱硫的实验研究

本文进行了高ＣＯ２浓度下钙基吸收剂脱硫的实验研究。结果表明，高浓度ＣＯ２下钙基吸收剂的脱硫效率随脱硫时间的变化与空气条件下显著不同。孔隙结构分析及热重分析等手段表明高ＣＯ２浓度主要影响了钙基吸收剂的煅烧分解过程，形成了有利于脱硫反应的孔隙结构。实验结果还表明提高温度有利于改善高浓度ＣＯ２气氛下钙基吸收剂煅烧后孔隙结构，在适当的脱硫时间内，高温下高浓度ＣＯ２气氛比空气气氛更有利于炉内喷钙脱硫。

O_2/CO_2方式下钙基吸收剂在脱硫过程中微观结构变化的研究

本文研究了 Ｏ２／ＣＯ２方式下钙基吸收剂在脱硫过程中微观结构的变化。研究结果表明，不同浓度的 ＣＯ２对孔隙结构的影响完全不同；且提高温度有利于改善高浓度ＣＯ２气氛下钙基吸收剂煅烧后的孔隙结构，较之空气气氛，高浓度ＣＯ２气氛更有利于高温下炉内喷钙脱硫。

硝酸锰对钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化捕集CO_2的影响

采用Mn(NO3)2对钙基CO2吸收剂进行浸渍改性。在常压双固定床煅烧/碳酸化反应器系统上,研究了改性钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化捕集CO2的反应特性,并分析了其在循环反应中的微观结构。结果表明:Mn/Ca摩尔比、碳酸化温度、煅烧温度等对改性吸收剂循环捕集CO2特性有较大影响。Mn/Ca摩尔比为1.0∶100和700℃碳酸化时,改性吸收剂可获得最大碳酸化转化率,高于相同反应条件下的未处理吸收剂的转化率;Mn(NO3)2的加入提高了吸收剂在高煅烧温度(>950℃)下的抗烧结性能;经Mn(NO3)2改性后吸收剂煅烧产物的孔隙结构得到了改善,这有利于CO2的循环捕集。

复合钙基CO_2吸收剂的反应性能及显微结构

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂La3+、Mg2+的复合钙基CO2吸收剂,并在固定床反应器上进行了多循环的煅烧/碳化实验,对其CO2吸收活性及循环反应稳定性进行了研究。实验结果表明,掺杂La3+、Mg2+的复合钙基吸收剂可以显著提高吸收剂在多循环煅烧/碳化过程中的反应活性和循环稳定性。在XRD分析的基础上,计算和比较了不同钙基吸收剂CaO的微晶参数,发现掺杂La3+、Mg2+制备的氧化钙吸收剂可以有效地减小CaO晶粒的尺寸。同时,通过FSEM图像分析,发现掺杂La2O3制备的复合钙基吸收剂有一定程度的烧结现象发生,但由于掺杂的La3+可以进入CaO晶体与Ca2+发生不等价取代,导致阳离子空位增加,使晶格活化,有利于在碳化过程中与CO2发生反应,从而大大提高吸收剂的反应活性。

钙基吸收剂对气态单价汞脱除的试验研究

采用小型固定床反应器研究钙基吸收剂对单质汞的脱除效果。研究结果表明,汞入口浓度增加,单价汞的饱和吸附量增加;钙基吸收剂比表面积和孔容积越大,汞的脱除效果越好;反应温度对饱和吸附量有不利影响,但是在吸附的最初阶段有利于汞的脱除。

钙基吸收剂循环锻烧/碳酸化反应过程特性研究

在煅烧／碳酸化反应器上研究碳酸化温度、煅烧温度、颗粒粒径对石灰石和白云石循环煅烧／碳酸化反应（CCR）吸收CO2过程中碳酸化转化率的影响，并用CO2吸收量比较其吸收CO2的能力的大小。结果表明：碳酸化温度为700℃时石灰石的转化率最高，白云石在650℃时转化率最高，在650-700℃时白云石的转化率远高于石灰石，但二者CO2吸收量相差不大；当煅烧温度超过1050℃时石灰石碳酸化转化率随循环次数增大急剧衰减，而白云石则衰减程度不大，高温煅烧时白云石的CO2吸收量比石灰石高；随粒径的增大，石灰石的转化率逐渐减小，而白云石则存在最佳的粒径分布使转化率最大。随循环反应次数的增加，石灰石煅烧产物的微观结构变化较大，而白云石则变化较小。

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。

水蒸气对钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化CO_2捕集过程中孔结构的影响

利用自制等温测量热重实验台,对钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化工艺中水蒸气对吸收剂孔结构影响进行了研究。仅煅烧阶段含有水蒸气时,转化率最低,而仅碳酸化阶段存在水蒸气时,取得最高的碳酸化转化率。煅烧阶段和碳酸化阶段均含有水蒸气与仅碳酸化阶段存在水蒸气转化率类似。采用氮吸附测试了典型工况下的Ca O孔结构。随着循环次数增加,碳酸化转化率降低,比表面积、孔容积逐渐减小。推测煅烧阶段水蒸气通过烧结降低了碳酸化转化率。碳酸化阶段水蒸气通过催化作用提高了转化率,此时孔结构作用并不占主动地位。煅烧和碳酸化均存在水蒸气时,碳酸化阶段水蒸气催化作用更加明显。

EtOH-H_2O对钙基吸收剂分离CO_2的影响

采用不同体积浓度的乙醇溶液分别对石灰石和石灰石的煅烧产物CaO进行调质处理,研究它们的碳酸化反应,并与水合调质CaO的碳酸化进行比较。通过SEM和N2吸附法考察吸收剂多次煅烧的微观结构特性,进一步揭示了乙醇溶液促进CaO碳酸化的机理。结果表明:随着循环反应次数的增加,乙醇溶液调质后CaO的碳酸化转化率明显高于石灰石和水合调质的CaO,对于石灰石,乙醇溶液则没有明显的调质效果。CaO经乙醇溶液调质后在650～700℃内有利于碳酸化的进行。乙醇浓度越高,则经调质后CaO的转化率越高,抗烧结性能越好。经乙醇溶液调质的CaO煅烧后比表面积和比孔容均比单纯水合大,远高于煅烧后的石灰石;比孔容分布和孔比表面积分布明显优于煅烧后的水合CaO和石灰石。乙醇溶液调质对CaO的孔有明显的增扩效应。

粉煤灰改性钙基吸收剂循环碳酸化实验研究

钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化反应吸收CO2是经济高效的CO2减排方法之一。为提高吸收剂的CO2循环捕集效率,文中利用粉煤灰对钙基吸收剂进行改性处理并考察其循环碳酸化性能。具体考察不同溶液条件下采用水合化法,以及对粉煤灰进行研磨、煅烧或碱浸等预处理手段优化制备改性吸收剂的碳酸化性能,并从成分和微观结构方面揭示吸收剂碳酸化特性提高的原因。结果表明,粉煤灰改性钙基吸收剂能提高吸收剂的碳酸化性能。其中,在50%乙酸溶液中水合条件下制备的改性吸收剂的碳酸化性能较好,经历8次循环反应碳酸化转化率较未改性CaO提高了84%;粉煤灰经研磨、煅烧或碱浸等预处理后制备的改性吸收剂的碳酸化性能得到进一步提高。粉煤灰改性钙基吸收剂在循环反应过程中生成CaSiO3和Ca12Al14O33,是改性吸收剂碳酸化性能得以提高并随循环次数增加衰减缓慢的主要原因。

同时脱硫脱硝过程中钙基吸收剂表面孔隙结构变化规律

低温潮湿环境下,吸收剂表面孔隙结构对其表面气固反应过程有着重要的影响。采用等温氮气吸附法对同时吸收SO2/NO2过程中Ca(OH)2颗粒表面孔隙结构的变化特性进行了测量分析。结合SO2和NO2在Ca(OH)2颗粒表面的吸收机制,该文探讨了吸收剂表面孔隙结构的变化机制。研究结果表明,反应产物的形成改变了吸收剂表面孔隙的孔形特征,但对比表面积和孔容的影响并不明显。在反应过程中,孔径大于30nm和小于7nm的孔逐渐减少,而孔径位于两者之间的孔隙数量逐渐增多。吸收剂颗粒表面新孔的出现一方面弥补了由于反应导致的比表面和孔容的降低,另一方面也改变了吸收剂表面的分形特征。孔隙表面的膨胀和产物的堆积是导致吸收剂表面孔隙收缩,孔形变化的主要原因。

基于钙基吸收剂吸收CO_2的研究进展

综述了钙基吸收剂煅烧/碳酸化循环吸收CO2的国内外研究状况。从反应条件对碳酸化反应的影响、改善钙基吸收剂吸收CO2的性能、钙基吸收剂循环热稳定性的方法以及碳酸化反应动力学特性这4个方面进行分析,认为碳酸化反应主要分为化学反应控制和产物层扩散2个阶段,指出CO2分压和吸收剂的颗粒粒径决定着碳酸化反应温度和CO2的脱除效率;水合、醇化能改善钙基吸收剂的孔隙结构及比表面积等,大大提高了碳酸化反应的反应速率和转化率;添加适量惰性物质或扩大吸收剂的孔容能减缓钙基吸收剂的烧结速率。因此,制备具有高反应活性、循环热稳定性的钙基吸收剂,并在工业应用条件下开发合适的反应器,将是未来钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化吸收CO2研究的重点。

蒸汽活化钙基吸收剂用于干法烟气脱硫的实验研究

本文简化模拟实验了燃煤锅炉省煤器后的干法烟气脱硫方案．在沉降炉上实验研究了蒸汽活化对钙基吸收剂脱硫（４００～８００℃）效果的影响．结果表明，蒸汽活化能显著改善钙基吸收剂的微孔结构，提高其转化率．在４００到６００℃下反应产物以亚硫酸钙为主，７００到８００℃反应产物以硫酸钙为主。

CO_2捕集的研究现状及钙基吸收剂的应用

温室气体CO_2是当今世界环境恶化的主要原因之一,近年来针对CO_2的捕集技术也相继被研究。磷石膏是湿法冶炼磷酸的副产物,具有产量大、微辐射性等特点,严重危害自然环境和人类健康。本文阐述二氧化碳捕集与封存(CCS)以及燃烧后捕集的三大方法的具体技术原理与特点,着重分析利用钙基吸收剂捕集CO_2的技术特点和优势,提出CO_2捕集技术的探索方向并指出利用磷石膏分解渣作钙基吸收剂矿化捕集CO_2的思路。当前对CO_2捕集的研究多停留在吸收剂捕集方面,单纯吸收剂虽吸收效果较好,但其成本较高。磷石膏分解渣作钙基吸收剂不仅有着良好的捕集效果,且解决了成本问题,实现了"以废制废"的思路。