氧化物添加剂对CaSO_4高温稳定性的影响

用 ZCL自动测硫仪研究了不同系列的氧化物对固硫产物 Ca2 SO4高温稳定性的影响 ,结果表明 :添加碱土金属氧化物能减少 Ca SO4高温分解 ;添加一定比例的 Si- Al复合氧化物对Ca SO4的稳定有明显促进作用 ;添加一定比例的 Si- Fe- Ca复合氧化物也有很好的抑制 Ca SO4高温分解的效果 ,并对其机理进行了探讨 .

CaSO_4在CO气氛下的平行竞争反应实验与模型研究

采用热重等温实验研究了不同CO体积分数下CaSO4 的分解反应,利用红外光谱仪分析反应析出的气体成分,通过亚甲基蓝分光光度法测定固体残留物中CaS的质量分数。在CO气氛下,CaSO4 分解反应为平行竞争反应,反应生成了CaO和CaS。在0. 5%CO体积分数下,CaSO4 分解最终产物以CaO为主。在2%和4%CO体积分数下,反应初期分解产物以CaO为主,后期分解产物以CaS为主。分解反应最终产物中CaS质量分数随CO体积分数增加而升高,随温度升高而降低。推导出平行竞争反应模型,可以很好的描述CaSO4 的平行竞争反应。

基于CaSO_4载氧体的煤化学链燃烧分离CO_2研究

提出基于CaSO4载氧体的串行流化床煤化学链燃烧分离CO2技术,分析了燃料反应器内水煤气反应、CaSO4以及金属氧化物载氧体还原反应热力学特性参数,表明CaSO4是煤化学链燃烧反应理想的载氧体。应用Aspen Plus软件,建立了基于CaSO4煤化学链燃烧串行流化床内各种物质的质量平衡、化学平衡和能量平衡模型,进行模拟研究;结果表明,随着燃料反应器温度不断提高,燃料反应器气体产物中H2O体积浓度基本维持不变,CO2浓度略有降低,CO迅速上升,而H2缓慢增大;H2S随反应温度呈幂指数规律衰减,SO2显著递增,表明燃料反应器产物中SO2和H2S中的硫不全部是煤中硫,部分硫来自于CaSO4载氧体竞争反应的产物;载氧体循环倍率随燃料反应器温度升高呈幂指数级增加,随空气反应器温度呈幂指数级递减。

CaSO_4在改良碱化土壤过程中对其理化性质的影响

通过室内土柱混合置换试验探讨了不同CaSO4浓度水平下土壤淋溶液的理化性质的变化规律。试验设置2个处理,CaSO4浓度分别为0.5 g/L和1.5 g/L。结果表明:碱化土壤经过不同浓度的CaSO4溶液淋溶,土壤的pH值、电导率和饱和水力传导度得到了不同程度的降低,同时,CaSO4溶液浓度高的淋溶效果要比浓度低的变化明显。在土壤表层,2种处理的pH分别由初始的9.71和9.26降低到8.06和8.03;电导率分别由初始的14.49ds/m和14.39 ds/m降低到0.82 ds/m和1.67 ds/m。这说明土壤的理化性质得到了改善,碱化土壤改良效果显著。

CaSO_4在不同气氛下分解特性的实验研究

通过热重非等温实验研究了不同气氛下CaSO4的分解反应特性,利用红外光谱仪分析反应析出的气体成分。在实验所用的不同非还原气氛中,CaSO4在O2/CO2气氛下的热稳定性最好,其次是O2/N2气氛、CO2气氛、N2气氛。此外,还发现氧气的存在提高了CaSO4热稳定性,抑止了CaSO4的分解。CO气氛下CaSO4的分解反应为平行竞争反应,反应同时生成CaO和CaS。在0.5%CO浓度下,CaSO4分解最终产物主要以CaO为主,CaS的质量百分比仅为28.85%。在4%CO气氛下,反应初期分解产物主要为CaO。后期分解产物主要为CaS,最终反应产物中CaS的质量百分比为57.04%。

CaSO_4氧载体煤基合成气化学链燃烧模拟研究(英文)

相对于金属氧载体,CaSO4作为氧载体用于化学链燃烧,具有成本低、来源广泛和氧传递容量大等诸多优点,但是气相SO2以及各种固相硫沉积物对CaSO4用于化学链燃烧过程造成很大的障碍。基于热力学模拟,对CaSO4氧载体与以合成气为燃料的化学链燃烧进行了模拟研究,结果表明就CaSO4与合成气的反应而言,在燃料反应器中,100℃~400℃的低温反应条件下,主要发生的是合成气中CO和H2的甲烷化反应以及硫酸盐热化学还原反应,反应产物主要是H2S和CaCO3;在400℃~915℃,主要发生的是CO和H2与CaSO4的还原反应,还原产物是CaS和CO2;当反应温度高于915℃时,诸多副反应开始发生,反应物相除了CaS和CO2外,CaO等副产物开始出现;而在空气反应器中,在CaS的整个氧化过程中,CaS再生形成CaSO4的反应都是主要的,但是当空气过量系数ФAR<0.8时,CaSO4与CaS的固相反应以及CaS氧化形成CaO的两个副反应也同时起作用。在燃料反应器中,最优的反应条件是反应温度915℃、常压并严格控制CaSO4的加入量并确保CaSO4氧载体过量系数ФFR^1;而在空气反应器中,提供充足的空气量对于CaS的氧化非常重要,空气过量系数ФAR≥1不仅能确保CaS的充分氧化,而且还能避免CaS氧化过程中SO2的排放和CaO的产生。

CaSO_4晶须制备技术及应用研究

晶须是复合材料中重要的增强组元,因此对晶须的研究与开发受到了高度重视.本文论述了晶须及硫酸钙晶须的特性;以生石膏为原料,采用水热法合成了硫酸钙晶须;介绍了硫酸钙晶须的制备机理、工艺流程和产品特性,并在适宜工艺条件下制备出了直径为0.2～4.0μm、长度为35～150μm的硫酸钙晶须;X-射线衍射分析表明,产品中无水硫酸钙相的含量为97.0%.利用本方法制备的硫酸钙晶须尺寸稳定、性能优异、成本低廉.本文还对硫酸钙晶须的应用进行了初步研究.

基于CaSO_4载氧体的煤化学链燃烧还原反应实验研究

基于CaSO4载氧体的煤化学链燃烧技术,采用小型流化床模拟燃料反应器,对煤气化–CaSO4还原反应展开实验研究。水蒸气作为气化及流化介质,煤气化气体产物(CO、CH4、H2)与CaSO4发生还原反应。结果表明,煤气化是煤气化–CaSO4还原反应过程的控制步骤;CH4、H2累积量随温度升高呈减少趋势,高于950℃时反应产物中无CH4、H2,温度低于950℃时CO累积量随温度增高亦呈减少趋势,但高于950℃时CO累积量随温度升高反而略有增加;煤气化反应的碳气化效率以及煤气化–CaSO4还原反应的C–CO2转化率均随温度而增大,最大值分别达95.9%、91.5%。CaSO4在CH4、H2气氛的反应活性随温度升高而显著提高,而在CO气氛下其反应活性较弱;煤气化–CaSO4还原反应后的载氧体颗粒出现轻微磨损,扫描电镜分析表明反应后载氧体颗粒的比表面积增大,950℃时存在轻微烧结现象,但对载氧体反应活性影响不大。

CaO固硫过程中Ca^(2+)在CaSO_4产物层内扩散的研究

应用标记实验技术 ,研究CaO固硫反应过程中产物层扩散控制阶段的反应机理 .利用扫描电镜和反射式光学显微镜 ,对压制烧结并带有Pt标记的CaO样品在固硫反应前后的形貌变化观察 ,结果表明 :经过较长时间的固硫反应后 ,在Pt标记层外表面形成一层覆盖物 ,XRD分析结果证明该覆盖物是CaSO4.利用电化学综合测试仪测量了CaO及CaSO4在高温下的电导率 ,结果表明在 10 0 0℃时CaSO4的电导率达到了 10 -3 数量级 ,说明在高温下CaSO4内Ca2 + 有较高的离子迁移特性 .根据标记实验、电导率测试的结果和CaO掺杂体系的固硫动力学数据的分析认为 :CaO固硫反应在后期的扩散层控制阶段的主要反应是Ca2 + 通过CaSO4产物层扩散至CaSO4外表面与SO2 和O2 进行反应 ,生成CaSO4,而不是SO2 和O2 气体通过CaSO4产物层向内扩散 ,在颗粒内部与CaO发生固硫反应 .

污秽中CaSO_4质量分数对XWP2-160瓷绝缘子串交流污闪特性的影响

输电线路绝缘子在自然条件下表面积污成分中含有大量的CaSO4，而污秽中CaSO4对绝缘子污闪特性产生较大的影响。为此，以7片XWP2-160型绝缘子串为试品，在人工雾室中进行了人工污秽试验，研究了CaSO4对绝缘子污耐压及泄漏电流的影响规律。研究表明：随着CaSO4质量分数的增加，绝缘子串污耐压呈幂函数形式递增，泄漏电流峰值递减；在CaSO4作用下，可溶性物质密度（SCD）对绝缘子污耐压的影响程度是附灰密度NSDD影响程度的1．45～1．7倍，SCD对绝缘子泄漏电流峰值的影响程度是附灰密度（NSDD）影响程度的3~4倍；随着污秽度的提高，CaSO4质量分数的改变对绝缘子污耐压的影响逐渐增大；随着CaSO4质量分数的增大，SCD、NSDD的改变对绝缘子污耐压及泄漏电流峰值的影响逐渐减小。研究结果可为输电线路外绝缘设计和运维提供参考。

化学链燃烧中CaSO_4复合载氧体的实验研究

采用浸渍法制备CaSO4复合载氧体,在固定床上进行甲烷化学链燃烧实验研究。探讨了还原温度、CH4含量、载氧体的颗粒粒径和质量等因素对还原反应的影响。结果表明,Ni-Fe混合添加剂显著提高CaSO4载氧体的反应活性;合适的还原温度为925℃左右;CH4含量的降低和载氧体质量的增加,将抑制积炭的发生,并获得较高气体转化率;而载氧体颗粒粒径的变化对还原反应影响较小;长时间的还原/氧化循环实验和XRD分析证明CaSO4能完全转化成CaS,CaS也能全部转化成CaSO4。

污秽中CaSO_4对典型瓷、复合绝缘子交流污闪特性影响对比分析

自然条件下输电线路绝缘子表面积污成分中含有大量的硫酸钙(CaSO_4),而污秽中CaSO_4对不同型式绝缘子的污闪特性有着不同的影响。为此,以7片XWP2-160型瓷绝缘子串和FXBW4-35/70型复合绝缘子为试品,在人工雾室中进行了人工污秽试验,对比分析了CaSO_4对这2种型式绝缘子污耐压、闪络电压梯度及泄漏电流峰值的影响差异。研究表明:随着CaSO_4质量分数的增加,这2种型式绝缘子污耐压和闪络电压梯度均递增,而泄漏电流峰值递减;不同CaSO_4质量分数下,复合绝缘子的闪络电压梯度是瓷绝缘子闪络电压梯度的1.3~1.7倍,说明复合绝缘子耐污闪性能优于瓷绝缘子;此外,在CaSO_4作用下,盐密(SCD)的改变对于瓷绝缘子污耐压的影响程度为复合绝缘子的1.0~1.2倍,而对于闪络电压梯度为0.8~1.0倍,对于泄漏电流峰值为0.2~0.6倍。研究结果可为输电线路外绝缘设计和运行维护提供参考。

污秽中CaSO_4质量分数对瓷绝缘子串泄漏电流特性的影响

泄漏电流是表征绝缘子绝缘状态的重要参量之一,国内外进行了较多研究工作,但分析污秽中CaSO_4质量分数对染污绝缘子泄漏电流特性影响的研究较少。为此,以7片双伞型悬式瓷绝缘子XWP2-160为试品,在人工雾室中进行了人工污秽试验,研究了CaSO_4对绝缘子泄漏电流的影响规律。研究结果表明:由于CaSO_4是微溶的电解质,所以未能溶解的CaSO_4等效为灰的作用,随着CaSO_4质量分数的增加,泄漏电流峰值呈负指数幂形式降低;泄漏电流峰值出现时间呈正指数幂形式增加;闪络电流值略微减小;泄漏电流脉冲次数呈线性减小;临闪电流呈负指数幂形式减小。研究结果对污秽绝缘子闪络特性的分析、机理的认识有着重要意义,可为输电线路外绝缘设计和运行维护提供参考。

化学链燃烧钙基载氧体CaSO_4与CO在不同温度下的反应行为

基于热重和红外联用进行等温实验,探讨了化学链燃烧载氧体CaSO4在CO气氛下的还原反应特性。研究发现:温度对CaSO4还原反应历程和速率有显著的影响,在10%CO气氛下,温度低于900℃时,发生单一反应,CaSO4的还原产物只是CaS,气相产物为CO2;当温度高于950℃后,发生平行反应和连串反应组合成的多重反应,固体产物为CaS和CaO,而产物气中除了有CO2,还存在SO2和COS,且气相硫化物的析出以COS为主;随着反应温度的升高,CaSO4与CO反应速率显著增加,而目标产物CaS在固体产物中所占的摩尔分数呈下降趋势;基于钙基载氧体化学链燃烧中燃料反应器温度不宜高于950℃。

CaSO_4晶须在PVC复合体系中的应用研究

用红外分光光度计、X射线粉末衍射仪和光学显微镜对CaSO4晶须A、B和C进行结构表征和形貌观察。结果表明,晶须A、B和C的长径比为5.2、9.1和3.3,经改性的晶须B晶体结构规整,缺陷最少。分别制备了以3种晶须为补强材料的PVC复合体系,讨论了晶须结构对CaSO4晶须/PVC复合体系的力学性能、绝缘电阻和200℃静态热稳定时间的影响。用光学显微镜、扫描电镜和热重分析仪分析了晶须在复合体系中的分散形态和体系的热稳定性。研究发现,长晶须A和B对复合材料的增强增韧和热稳定作用好于短晶须C、CaCO3和气相法白炭黑。经改性的晶须B与PVC树脂有良好的相容性和界面结构,体系的拉伸强度、断裂伸长率和热稳定时间分别达到了23.20MPa、380.85%和95min,可以看出,长径比大,结晶性良好,且经过改性的CaSO4晶须能明显提高复合体系的综合性能。

添加剂抑制CaSO_4高温分解的TG-FTIR研究 (Ⅱ)碳酸盐系列

如何提高固硫产物 Ca SO4高温的热稳定性 ,从而提高以钙基固硫剂为主固硫剂的高温固硫率 ,成为燃中固硫的关键问题 .采用 TG- FTIR联用技术 ,在线测定了各种碳酸盐添加剂对固硫产物 Ca SO4在高温下 ( 1 0 0 0℃～ 1 45 0℃ )热稳定性的影响规律 .结果表明 ,添加一定比例的Na2 CO3 ,Ba CO3 ,Sr CO3 和 Mg CO3 对固硫产物 Ca SO4晶体在高温下的分解有明显的抑制作用 .

潮湿环境中CaSO_4对复合绝缘子憎水性的影响

针对绝缘子表面沉积污秽主要成分之一的受潮时会逐渐溶解的CaSO4,用浸水法研究了潮湿环境中CaSO4对硅橡胶复合绝缘子憎水性的影响。试验结果显示:与去离子水中浸泡的试样相比,CaSO4溶液中浸泡的试样的憎水性下降速度更快,且其试样表面随浸泡时间延长而逐渐形成了潮湿状态下可被擦除的亲水性物质,将其擦除后试样表面的憎水性立即恢复。分析认为:CaSO4的溶解促进了硅橡胶的水解从而加快了试样憎水性的下降速度。此外,试验中还发现盛水容器的选择对试验结果有影响。

CaSO_4于换热面上结垢过程的控制机理分析

为了掌握结垢过程的控制机理,通过分析CasO4在换热面上的结垢过程,得到控制结垢过程的阻力关系式．计算结果表明,流速越大,过饱和度越小,结垢过程越易为表面反应所控制．流速越小,过饱和度越大,结垢过程越易为对流传质所控制,且往往发生在液壁温差较大,壁温较高的情况下．垢层生长过程中,在恒壁温条件下,由对流传质与表面反应共同控制的结垢过程转变为只由表面反应控制结垢过程．在恒热流条件下,控制机理没有变化．

圆管内CaSO_4析晶污垢模型与数值模拟

从传热传质的角度建立了圆管内CaSO4析晶污垢形成过程的数学模型,并进行了相应的数值模拟及实验验证。根据模拟得出的圆管内温度场、速度场、以及CaSO4的质量浓度场,进而结合本污垢模型计算出了CaSO4析晶污垢的沉积率、剥蚀率以及污垢热阻随时间的变化规律。为了验证本模型的正确性,在实验室进行了污垢实验,并将计算结果和实验结果进行了比较,误差在20%以内,证明了该模型的正确性。

不同气化介质下CaSO_4载氧体的煤化学链燃烧实验研究

采用流化床反应器并以CaSO4为载氧体,研究不同CO2-水蒸气气化介质条件下燃料反应器内煤化学链燃烧反应特性。实验结果表明:在950℃下,不同CO2/水蒸气体积配比气化介质下燃料反应器出口气体产物均无H2、CH4;随着CO2/水蒸气体积比的增大,煤气化-CaSO4还原反应速率下降,CO累积率单调递增,CO2捕集效率单调递减;CO2/水蒸气体积比1:3时SO2累积量出现最大值;CO生成率随时间呈单峰特性,而SO2生成量显现出多拐点与不对称的特性;在30min内煤-水蒸气、煤-CO2气化的碳转化效率分别为94.4%、92.5%,而与之对应的燃料反应器内CO2捕集效率为95.8%、62.0%。