CaO／MgO和CaO／Ca9Al6O18同时捕集CO2／SO2的循环吸收特性

以葡萄糖酸钙与葡萄糖酸镁及L-乳酸铝为前驱物,湿法制得了四种CaO/MgO和CaO/Ca9Al6O18吸收剂,并进行了同时捕集CO2/SO2的实验。考察了吸收剂种类、质量配比、SO2浓度及煅烧温度等对吸收剂吸收性能的影响。结果表明,CaO/MgO(质量比为75%/25%)吸收剂和CaO/Ca9Al6O18(质量比为75%/25%)吸收剂分别保持了最好的吸收CO2能力和最好的循环稳定性。SO2严重阻碍了吸收剂对CO2的捕集。SO2浓度越高,吸收剂吸收CO2能力下降的越快,但同时吸收SO2的转化率也越高。数次循环后,总的Ca利用率开始上升,且SO2浓度越高,上升趋势越明显。煅烧温度对CaO/MgO吸收剂和CaO/Ca9Al6O18吸收剂循环吸收特性的影响略有不同。

添加CaO对煤热解行为影响的实验研究

为研究高钙碳摩尔比对煤热解过程的影响特性,基于热重红外联用系统与固定床实验系统对宁夏烟煤开展了添加CaO吸收剂的煤热解实验。实验采用钙碳摩尔比分别为0,0.25,0.5与1,结果表明:CaO可显著改变煤失重及气态产物析出历程,添加CaO的热解DTG曲线在400℃与650℃存在失重峰,分别对应CaO水合产物Ca(OH)_2与碳酸化产物CaCO_3分解。此外CaO加入亦降低固态热解产物收率,同时促进热解过程CO,CH_4,H_2产出,并显著改变CO_2析出历程,当钙碳摩尔比由0增至1时,H_2产出增加5.21%,CO产出增加44.13%,CO_2降低17.80%,促进与抑制效果均与钙碳摩尔比成正比。

钙基类吸附剂脱除烟气中气态汞的试验研究

用恒温水浴中汞渗透管的汞蒸气发生装置和其他烟气主要气体成分模拟烟气条件，在小型固定床试验台上开展钙基类物质作为吸附剂脱除单质汞的试验研究。结果表明，无SO2时，两种钙基吸附剂以及飞灰和熟石灰混合物对单质汞的吸附效率不高；当SO2存在时，对单质汞的脱除效率可增加15％-20％，30min时吸附量可增加50％以上，且吸附在较高温度下更有利。其原因在于SO2同钙基吸附剂之间的化学反应，在钙基物质表面产生了活性区域，有利于提高对Hg^0的捕捉效率，化学吸附起到了促进吸附的作用。

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。

城市生活垃圾焚烧体系化学热力学平衡分析

采用化学热力学平衡分析方法,分析城市生活垃圾焚烧体系污染物的排放特性。主要计算了聚氯乙烯(PVC)及典型城市垃圾焚烧过程氯元素的化学平衡组成及其浓度,同时研究了脱氯剂对PVC及垃圾中氯转化的影响。计算结果表明,PVC热态反应的主要产物是HCl气体,在加入脱氯剂后温度低于600℃时,脱氯剂对HCl的脱除作用很明显;城市生活垃圾热解和燃烧过程中在温度超过600℃,垃圾中的有机氯和无机氯都将转化为HCl气体,而此时脱氯剂失去效果。由计算结果得到控制HCl生成,消除二口恶英污染物的生成反应工艺条件。

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).

钙基CO_2吸收剂循环反应特性的试验与模拟

合成了3种不同质量配比的钙基CO2吸收剂CaO/Ca12Al14O33,并对CaO/Ca12Al14O33、石灰石、白云石的循环煅烧/碳酸化特性进行试验研究,以考察吸收剂的转化率随循环反应次数的变化规律。试验结果表明,3种吸收剂反应活性均随循环反应次数的增加而降低;在850℃煅烧温度下,CaO/Ca12Al14O33(75%/25%)吸收剂在第10次循环后其循环转化率保持在51.7%左右;在900℃煅烧温度下,吸收剂活性下降较快,CaO/Ca12Al14O33的反应活性高于石灰石和白云石,且当CaO和Ca12Al14O33的质量比为75%/25%时最优。建立了吸收剂的循环转化率模型以及循环碳酸化过程动力学模型,为反应器的设计提供理论依据。

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。

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.

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。

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。

调质钙基脱硫剂硫化特性研究(英文)

对于调质钙基脱硫剂的硫化特性,该文作者已经开展了一些工作,为了探讨其硫化特性得以改善的原因,提出了一种新的M-CaO(调质脱硫剂煅烧产物)硫化反应机理:在M-CaO中会形成更多的晶格缺陷,这会减小硫化反应产物层中的离子扩散阻力,从而增加钙转化率。为了进一步发现支持该理论的证据,测量了已反应M-CaO的内部元素分布特征及CaO的孔结构特性。据此,得出了硫化反应产物层中晶格缺陷怎样形成的结论。

粉尘对铁钙基脱硫剂再生过程的影响

在固定床装置上考察粉尘对铁钙基脱硫剂再生过程的影响 .结果表明 ,在含氧气气氛再生时 ,随着温度的升高 ,粉尘对再生负面的影响越来越显著 ,但是对二次脱硫活性的影响很小 ,这可能与脱硫过程为内扩散控制有关 ;而在含水蒸气气氛中再生时 ,再生率与含氧气气氛再生时相比低得多 ,粉尘对再生的影响与粉尘含量有关 .

Na_2CO_3调质钙基脱硫剂硫化机理实验研究

对经Na2CO3溶液调质石灰石煅烧产物CaO的物理结构及硫化特性进行了研究,发现同等条件下调质后石灰石煅烧产物CaO（M-CaO）比未经调质的CaO（N-CaO）具有更高的钙转化率。利用XRD技术对CaO晶体结构进行了测定,通过比较二者的晶胞参数和晶格畸变度等并结合其孔特性,证实M-CaO之所以比N-CaO具有更高的钙转化率,是由于M-CaO比N-CaO具有更高的晶体缺陷浓度,使得在硫化反应过程中通过产物层的扩散具有更高的离子扩散率。

钙基吸收剂循环吸收CO_2技术的研究进展

阐述了对钙基吸收剂循环吸收CO2技术的研究现状,包括各个可能因素对CaO碳酸化反应的影响,如吸收剂成分、颗粒特性、反应温度、反应时间、CO2浓度等,并总结了各种CaO吸收CO2反应动力学模型。同时对钙基吸收剂循环吸收CO2技术未来的研究方向作了简述。

石灰石煅烧过程中孔隙网络结构的动态可视化数值模拟

文中运用Monte-Carlo(MC)方法,结合石灰石分解时孔隙的形成机理、石灰石分解动力学数学模型和烧结机理,首次采用一种新网格的划分方法,对石灰石煅烧和烧结过程中产物孔隙微观网络的生成及变化进行了模拟,实现了其孔隙网络结构的直观可视化。可视化结果表明:不同状态下的孔隙结构具有一定相似性。利用象素点覆盖法对结构图的分形特性进行分析,证实了文中所提出的模型的可行性。

钙基吸收剂煅烧/加压碳酸化循环特性实验研究

石灰石的循环煅烧/碳酸化反应是燃煤电站分离CO2的有效方法。为解决石灰石在吸收CO2过程中随着循环反应次数增加碳酸化能力迅速衰减的问题,采用提高反应压力的方法提高其CO2捕获效率。研究表明,提高碳酸化反应压力有利于提高钙基吸收剂的碳酸化转化率。碳酸化反应压力一定时,钙基吸收剂在650~850℃下第一次转化率比较接近,随碳酸化温度的增加碳酸化转化率呈先增加后下降的趋势,碳酸化温度较高时碳酸化转化率随循环次数的增加下降较快,但仍比常压的最佳反应条件下的大。在700℃和0.5MPa下钙基吸收剂获得最高的碳酸化转化率。碳酸化反应压力和温度一定时,增加碳酸化气氛中CO2浓度,碳酸化转化率并不一定提高,钙基吸收剂的加压碳酸化循环反应对不同的煅烧气氛具有非常好的适应性。

供能方式对钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化法捕集CO_2热力性能的影响

控制和减缓化石能源燃烧所排放的CO2对于缓解全球气候变暖具有重要意义。以某超超临界1 000 MW火力发电机组为例,建立了钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化法捕集CO2的系统流程,基于Aspen Plus软件得到了系统的热力性能,分析了太阳能集热和煤富氧燃烧驱动CaCO3煅烧反应对系统热力性能的影响。结果表明,与煤富氧燃烧方案相比,太阳能集热方案增加了发电功率,发电标准煤耗率降低1/3,但其发电热效率降低3.8个百分点;太阳能集热方案的等效太阳能热发电效率为28.36%,高于塔式太阳能热发电的峰值效率;提升太阳能集热方案性能的关键是提高集热器场的能量利用效率sol-avi,当sol-avi高于75%时,太阳能集热方案比煤富氧燃烧方案发电热效率高。所得结论为低能耗减排CO2、高效利用太阳能提供了新途径。

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。

钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化协同捕捉CO_2/SO_2技术的研究进展

采用钙基吸收剂的循环煅烧/碳酸化反应协同捕捉煤燃烧产生的CO2/SO2是最具工业应用前景的近零排放技术之一.通过对钙基吸收剂碳酸化捕捉CO2的研究状况及其改进方法进行总结,对钙基吸收剂同时碳酸化和硫酸化的最新研究成果进行了阐述和分析,探讨了提高钙基吸收剂碳酸化和硫酸化能力的措施或方法,为燃煤近零排放技术提供有益参考,同时指出了钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化协同捕捉CO2/SO2工艺方面亟待解决的问题.