循环流化床炉内还原性气氛对固硫特性的影响研究
发布时间：2022-10-15 12:29
氮氧化物（NOx）和二氧化硫（SO2）是煤燃烧过程中产生的主要大气污染物,也是造成雾霾等环境问题的主要原因。我国日益严格的燃煤烟气污染物排放标准促使学者们对循环流化床锅炉在炉内协同控制NOx和SO2排放开展了大量的工作。循环流化床炉内低氧燃烧结合后燃技术不仅可以实现低NOx排放,而且能够保证燃烧效率,是一种高效的低NOx燃烧技术。但该技术的应用使得循环流化床炉内的氧化性气氛转变为了还原性气氛,传统的炉内喷钙脱硫机理也不再适用,因此,为了探索该技术下炉内固硫的可行性,本文采用热重-质谱联用实验、管式炉实验和循环流化床实炉试验相结合的研究方法,对还原性气氛下固硫机理以及相关影响因素进行了系统的研究。采用热重质谱联用加等效特征图谱法（TG-MS＆ECSA）对各反应过程中的逸出气体进行实时定量,从逸出气体出发分别对石墨和半焦还原分解CaSO4的反应、CaS在O2/Ar气氛下的氧化反应、CaS在CO2/Ar气氛下的氧化反应和CaS与CaSO4固固反应的机理进行了研究,然后通过管式炉实验,再从反应后固体产物出发对结论进行了验证;另外,本文还通过立式管式炉实验对循环流化床炉内温度和CO浓度对固硫特性...
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 我国污染物排放现状
1.1.2 流化床锅炉脱硝技术
1.1.3 流化床脱硫技术
1.1.4 循环流化床锅炉炉内低氧燃烧结合后燃技术
1.2 国内外研究现状
1.2.1 CaS作为固硫中间产物的可行性研究
1.2.2 氧化性气氛下CaCO_3及CaO固硫反应机理
1.2.3 还原性气氛下CaCO_3及CaO固硫反应机理
1.2.4 还原性气氛下CaSO_4分解机理
1.2.5 CaS氧化机理
1.2.6 CaS与CaSO_4固固反应机理
1.3 研究的目的与主要内容
1.3.1 研究目的
1.3.2 课题主要研究内容
第2章 碳热还原分解CaSO_4的机理研究
2.1 引言
2.2 实验系统与方法
2.2.1 热重质谱联用加等效特征图谱法
2.2.2 数据处理方法
2.2.3 卧式管式炉实验系统及分析方法
2.3 石墨还原分解CaSO_4的实验研究
2.3.1 实验样品
2.3.2 热重质谱实验工况
2.3.3 热重质谱实验步骤
2.3.4 管式炉实验
2.3.5 结果与讨论
2.3.5.1 不同含量的石墨对CaSO_4分解的影响
2.3.5.2 石墨还原分解CaSO_4的机理研究
2.4 半焦还原分解CaSO_4的实验研究
2.4.1 实验样品
2.4.2 热重质谱实验工况
2.4.3 热重质谱实验步骤
2.4.4 管式炉实验
2.4.5 结果与讨论
2.4.5.1 不同含量的神木半焦对CaSO_4分解的影响
2.4.5.2 神木半焦还原分解CaSO_4的机理研究
2.5 本章小结
第3章 CaS的氧化及与CaSO_4的固固反应机理研究
3.1 引言
3.2 实验系统与方法
3.3 CaS的氧化机理研究
3.3.1 实验样品
3.3.2 实验步骤
3.3.3 CaS在O_2/Ar气氛下的氧化实验研究
3.3.4 CaS在CO_2/Ar气氛下的氧化实验研究
3.4 CaS与CaSO_4固固反应机理研究
3.4.1 实验样品
3.4.2 实验工况
3.4.3 实验步骤
3.4.4 结果与讨论
3.5 本章小结
第4章 还原性气氛固硫的管式炉实验及实炉试验验证
4.1 引言
4.2 管式炉实验研究
4.2.1 实验原料
4.2.2 实验系统
4.2.3 实验工况
4.2.4 实验流程
4.2.5 检测方法
4.2.6 结果与讨论
4.2.6.1 温度对反应产物的影响研究
4.2.6.2 CO浓度对反应产物的影响研究
4.3 循环流化床实炉试验验证
4.3.1 引言
4.3.2 试验物料
4.3.3 试验系统
4.3.4 试验流程及工况
4.3.5 烟气测量与样品分析
4.4 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 主要结论
5.2 论文的创新点
5.3 未来的工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]循环流化床锅炉烟气脱硝方案研究[J]. 张志强,张庆,王强. 应用能源技术. 2019(02)
[2]煤的燃前脱硫技术发展趋势研究[J]. 邹碧海,石晨飞,谯自强,赵瑞. 产业与科技论坛. 2018(18)
[3]循环流化床锅炉后补燃风掺混的试验与数值模拟[J]. 武广龙,周托,那永洁,涂秋亚. 中国粉体技术. 2018(03)
[4]循环流化床超细石灰石炉内脱硫研究[J]. 蔡润夏,柯希玮,葛荣存,杨海瑞,吕俊复,张缦,张建春,王仕龙,陈英. 中国电机工程学报. 2018(10)
[5]煤灰中硫元素的脱除机理与方法研究[J]. 杨政良,陈义丽,张忠孝,杜梅芳,乌晓江. 能源工程. 2017(05)
[6]燃煤锅炉灰渣中可燃碳含量的分析方法[J]. 曹勇,夏红德,周托,魏凯. 中国粉体技术. 2017(03)
[7]硫化钙磷石膏固固反应的热分析动力学[J]. 杨秀山,邓少刚,黄鹏辉,王辛龙,杨林,张志业,钟本和. 高校化学工程学报. 2016(03)
[8]还原气氛对流化床锅炉内脱硫反应的影响[J]. 赵硕,由长福. 燃烧科学与技术. 2016(01)
[9]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)
[10]烟气再循环技术研究现状及发展趋势[J]. 兰健,吕田,金永星. 节能. 2015(10)
博士论文
[1]低阶煤热解半焦的燃烧特性和NOx排放特性试验研究[D]. 巩志强.中国科学院研究生院(工程热物理研究所) 2016
[2]不同气氛下高温固硫产物硫酸钙和硫化钙相互转化机理研究[D]. 范红宇.浙江大学 2004
[3]煤燃烧脱硫过程中高温物相固硫基础研究[D]. 杨天华.浙江大学 2004
硕士论文
[1]循环流化床锅炉低排放的试验研究[D]. 曹勇.中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所) 2017
本文编号：3691310
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 我国污染物排放现状
1.1.2 流化床锅炉脱硝技术
1.1.3 流化床脱硫技术
1.1.4 循环流化床锅炉炉内低氧燃烧结合后燃技术
1.2 国内外研究现状
1.2.1 CaS作为固硫中间产物的可行性研究
1.2.2 氧化性气氛下CaCO_3及CaO固硫反应机理
1.2.3 还原性气氛下CaCO_3及CaO固硫反应机理
1.2.4 还原性气氛下CaSO_4分解机理
1.2.5 CaS氧化机理
1.2.6 CaS与CaSO_4固固反应机理
1.3 研究的目的与主要内容
1.3.1 研究目的
1.3.2 课题主要研究内容
第2章 碳热还原分解CaSO_4的机理研究
2.1 引言
2.2 实验系统与方法
2.2.1 热重质谱联用加等效特征图谱法
2.2.2 数据处理方法
2.2.3 卧式管式炉实验系统及分析方法
2.3 石墨还原分解CaSO_4的实验研究
2.3.1 实验样品
2.3.2 热重质谱实验工况
2.3.3 热重质谱实验步骤
2.3.4 管式炉实验
2.3.5 结果与讨论
2.3.5.1 不同含量的石墨对CaSO_4分解的影响
2.3.5.2 石墨还原分解CaSO_4的机理研究
2.4 半焦还原分解CaSO_4的实验研究
2.4.1 实验样品
2.4.2 热重质谱实验工况
2.4.3 热重质谱实验步骤
2.4.4 管式炉实验
2.4.5 结果与讨论
2.4.5.1 不同含量的神木半焦对CaSO_4分解的影响
2.4.5.2 神木半焦还原分解CaSO_4的机理研究
2.5 本章小结
第3章 CaS的氧化及与CaSO_4的固固反应机理研究
3.1 引言
3.2 实验系统与方法
3.3 CaS的氧化机理研究
3.3.1 实验样品
3.3.2 实验步骤
3.3.3 CaS在O_2/Ar气氛下的氧化实验研究
3.3.4 CaS在CO_2/Ar气氛下的氧化实验研究
3.4 CaS与CaSO_4固固反应机理研究
3.4.1 实验样品
3.4.2 实验工况
3.4.3 实验步骤
3.4.4 结果与讨论
3.5 本章小结
第4章 还原性气氛固硫的管式炉实验及实炉试验验证
4.1 引言
4.2 管式炉实验研究
4.2.1 实验原料
4.2.2 实验系统
4.2.3 实验工况
4.2.4 实验流程
4.2.5 检测方法
4.2.6 结果与讨论
4.2.6.1 温度对反应产物的影响研究
4.2.6.2 CO浓度对反应产物的影响研究
4.3 循环流化床实炉试验验证
4.3.1 引言
4.3.2 试验物料
4.3.3 试验系统
4.3.4 试验流程及工况
4.3.5 烟气测量与样品分析
4.4 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 主要结论
5.2 论文的创新点
5.3 未来的工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]循环流化床锅炉烟气脱硝方案研究[J]. 张志强,张庆,王强. 应用能源技术. 2019(02)
[2]煤的燃前脱硫技术发展趋势研究[J]. 邹碧海,石晨飞,谯自强,赵瑞. 产业与科技论坛. 2018(18)
[3]循环流化床锅炉后补燃风掺混的试验与数值模拟[J]. 武广龙,周托,那永洁,涂秋亚. 中国粉体技术. 2018(03)
[4]循环流化床超细石灰石炉内脱硫研究[J]. 蔡润夏,柯希玮,葛荣存,杨海瑞,吕俊复,张缦,张建春,王仕龙,陈英. 中国电机工程学报. 2018(10)
[5]煤灰中硫元素的脱除机理与方法研究[J]. 杨政良,陈义丽,张忠孝,杜梅芳,乌晓江. 能源工程. 2017(05)
[6]燃煤锅炉灰渣中可燃碳含量的分析方法[J]. 曹勇,夏红德,周托,魏凯. 中国粉体技术. 2017(03)
[7]硫化钙磷石膏固固反应的热分析动力学[J]. 杨秀山,邓少刚,黄鹏辉,王辛龙,杨林,张志业,钟本和. 高校化学工程学报. 2016(03)
[8]还原气氛对流化床锅炉内脱硫反应的影响[J]. 赵硕,由长福. 燃烧科学与技术. 2016(01)
[9]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)
[10]烟气再循环技术研究现状及发展趋势[J]. 兰健,吕田,金永星. 节能. 2015(10)
博士论文
[1]低阶煤热解半焦的燃烧特性和NOx排放特性试验研究[D]. 巩志强.中国科学院研究生院(工程热物理研究所) 2016
[2]不同气氛下高温固硫产物硫酸钙和硫化钙相互转化机理研究[D]. 范红宇.浙江大学 2004
[3]煤燃烧脱硫过程中高温物相固硫基础研究[D]. 杨天华.浙江大学 2004
硕士论文
[1]循环流化床锅炉低排放的试验研究[D]. 曹勇.中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所) 2017
本文编号：3691310
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