循环流化床锅炉炉内石灰石同时煅烧硫化的反应特性研究

发布时间：2020-12-31 03:44

　　循环流化床锅炉（circulating fluidized bed,CFB）炉内石灰石脱硫过程存在脱硫效率不够高、钙利用率较低等问题,且硫化反应机理至今仍远缺乏了解。代表性问题如:传统研究中认为石灰石在炉内先煅烧后硫化,但同时煅烧硫化才更符合石灰石脱硫的真实反应过程,对此有必要开展深入研究。本文采用自主设计的恒温热重实验系统,详细研究了同时煅烧硫化与先煅烧后硫化两种反应模式间的差异,探究了石灰石同时煅烧硫化反应的特性和机理,建立了同时煅烧硫化反应模型,为提高炉内石灰石脱硫效率提供进一步的理论依据。主要内容及成果如下:（1）探明了同时煅烧硫化和先煅烧后硫化两种反应模式间的差异。在两种反应模式中,石灰石颗粒质量均先下降后上升且存在质量最低点,但同时煅烧硫化反应中的颗粒质量最低点高于先煅烧后硫化反应。在先煅烧后硫化反应模式中,质量最低点为煅烧反应的结束点和硫化反应的起始点;但在同时煅烧硫化反应模式下,质量最低点处煅烧反应和硫化反应同时进行,而且由煅烧反应导致的质量下降速率与由硫化反应导致质量上升速率相等。同时煅烧硫化反应模式下的颗粒质量始终高于先煅烧后硫化模式,前者反应90min的硫化转化率... 

【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：128 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 CFB内石灰石脱硫过程特征
    1.3 石灰石煅烧反应研究现状
        1.3.1 煅烧反应动力学
        1.3.2 CaO孔隙结构和烧结
    1.4 CaO硫化反应研究现状
        1.4.1 硫化反应动力学
        1.4.2 硫化反应机理
    1.5 石灰石同时煅烧硫化反应
    1.6 本文研究内容及意义
        1.6.1 研究内容
        1.6.2 研究意义
第2章 实验装置及方法
    2.1 实验样品
    2.2 实验系统及过程
        2.2.1 恒温热重实验系统及特点
        2.2.2 实验误差分析与重复性
        2.2.3 消除气体外扩散阻力
    2.3 数据处理方法
第3章 石灰石同时煅烧硫化反应特性
    3.1 引言
    3.2 反应模式对比
    3.3 石灰石同时煅烧硫化反应动力学特性
2浓度的影响">        3.3.1 SO₂浓度的影响
        3.3.2 反应温度的影响
        3.3.3 石灰石粒径的影响
2O的影响">        3.3.4 H₂O的影响
    3.4 本章小结
第4章 石灰石同时煅烧硫化反应机理研究
    4.1 引言
2对石灰石煅烧过程的影响机理">    4.2 SO₂对石灰石煅烧过程的影响机理
2对煅烧过程中石灰石孔结构的影响">        4.2.1 SO₂对煅烧过程中石灰石孔结构的影响
        4.2.2 煅烧过程中的堵塞孔容积
2对煅烧反应有效因子的影响">        4.2.3 SO₂对煅烧反应有效因子的影响
2对石灰石煅烧的协同作用机理">    4.3 温度和SO₂对石灰石煅烧的协同作用机理
2O对石灰石煅烧的影响机理">    4.4 H₂O对石灰石煅烧的影响机理
2O和SO₂对煅烧CaO孔结构的协同作用">    4.5 H₂O和SO₂对煅烧CaO孔结构的协同作用
2O和SO₂对石灰石煅烧的协同作用机理">    4.6 H₂O和SO₂对石灰石煅烧的协同作用机理
    4.7 本章小结
第5章 富氧燃烧中石灰石同时煅烧硫化反应与机理
    5.1 引言
2浓度对同时煅烧硫化反应的影响及机理">    5.2 富氧燃烧中SO₂浓度对同时煅烧硫化反应的影响及机理
    5.3 富氧燃烧中温度对同时煅烧硫化反应的影响及机理
2O对同时煅烧硫化反应的影响及机理">    5.4 富氧燃烧中H₂O对同时煅烧硫化反应的影响及机理
    5.5 本章小结
第6章 石灰石同时煅烧硫化反应模型
    6.1 引言
    6.2 随机孔模型
        6.2.1 非重叠圆柱孔系的体积和面积关系
        6.2.2 重叠圆柱孔系的体积和面积关系
        6.2.3 孔表面积与固体转化率的关系
    6.3 石灰石煅烧反应随机孔模型
    6.4 石灰石同时煅烧硫化反应随机孔模型
        6.4.1 同时煅烧硫化反应中的硫化反应模型
        6.4.2 同时煅烧硫化反应中的煅烧反应模型
        6.4.3 颗粒孔内扩散传质过程
    6.5 模型求解
    6.6 模型准确性检验
        6.6.1 空气燃烧气氛下模型检验
        6.6.2 富氧燃烧气氛下模型检验
    6.7 本章小结
第7章 基于模型的同时煅烧硫化反应过程分析
    7.1 引言
2对石灰石煅烧的影响机理分析">    7.2 SO₂对石灰石煅烧的影响机理分析
    7.3 石灰石硫化反应过程分析
    7.4 温度对硫化反应的影响机理分析
    7.5 粒径对硫化反应的影响机理分析
    7.6 本章小结
第8章 总结与展望
    8.1 全文总结
    8.2 工作展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
攻读博士学位期间参加的科研工作
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]循环流化床锅炉组合脱硫系统运行策略研究[J]. 蔡毅,程乐鸣,许霖杰,王勤辉,方梦祥.  中国电机工程学报. 2017(01)
[2]我国煤矸石的综合利用研究进展[J]. 彭富昌,王青松.  能源环境保护. 2016(01)
[3]循环流化床燃烧发展现状及前景分析[J]. 岳光溪,吕俊复,徐鹏,胡修奎,凌文,陈英,李建锋.  中国电力. 2016(01)
[4]600MW超临界循环流化床锅炉关键问题研究[J]. 程乐鸣,许霖杰,夏云飞,王勤辉,骆仲泱,倪明江,岑可法,聂立,周棋,苏虎.  中国电机工程学报. 2015(21)
[5]1000MW超临界循环流化床锅炉环形炉膛气固流动特性数值模拟[J]. 许霖杰,程乐鸣,邹阳军,王勤辉,施正伦,方梦祥.  中国电机工程学报. 2015(10)
[6]富氧燃烧气氛下石灰石煅烧/硫化特性及模型模拟[J]. 王春波,张斌,陈亮,郭泰成.  化工学报. 2015(04)
[7]首台自主研发600MW超临界CFB锅炉启动调试及试运行[J]. 郑兴胜,郭强,周棋.  东方电气评论. 2014(01)
[8]石灰石分解特性及微观结构迁移规律研究[J]. 陈鸿伟,陈江涛,危日光,索新良.  热能动力工程. 2013(01)
[9]颗粒尺度对钙基固硫剂的固硫反应影响规律[J]. 寇鹏,武增华,李亚栋,薛芳渝,陈昌和.  燃料化学学报. 2000(06)



本文编号：2948893