石灰石分解特性及反应动力学研究
发布时间：2021-06-07 13:50
我国是世界上最大的水泥生产和消费国,污染物排放仅次于电力生产与运输业,在环保要求进一步提高的今天,新型干法水泥生产线需要进一步优化,提升产量的同时,降低能耗与污染物排放。优化过程中需要对分解炉内反应过程进行研究,目前大部分针对分解炉内反应的研究在于基于不同平台,对碳酸钙和生料的分解反应进行研究,得到温度、压力、气氛等各种因素对反应的影响,得到不同条件下反应的动力学特征。但是分解炉内的反应动力学模型及参数,受到炉膛内反应条件限制,学者还未达到共识。本文采用的多气氛竖直管式高温煅烧实验平台,炉膛保持恒温,样品在推入炉膛时快速升温至预设温度,反应气氛可控,可模拟实际生产过程中物料进入炉膛的过程,电子天平可以在线测量样品失重情况并记录。通过实验研究,可以获得在确定反应气氛和温度下,样品高温煅烧质量随时间的变化,确定完全反应时间和反应速率,进而获得反应的动力学特性及参数。对煅烧产物进行氮吸附BET测试,获得不同反应条件下产物的孔径和比表面积,进而获得产物活性随反应条件的变化规律,对工程应用具有指导意义。通过对碳酸钙、石灰石和不同比例煤粉和碳酸钙混合物进行高温煅烧实验,获得了反应在分解炉运行范围内...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)北京市
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２石灰石粉料颗粒分解示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ?Ｐｏｗｄｅｒ?Ｐａｒｔｉｃｌｅ?Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ??
粒表面ａ排出。这其中包含质量扩散、热量扩散和化学反应三部分，因此存在??（：０２扩散阻力、热量扩散阻力和化学反应速率三个影响分解反应的因素［３２］。??图１．２石灰石粉料颗粒分解示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ?Ｐｏｗｄｅｒ?Ｐａｒｔｉｃｌｅ?Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ??在分解炉中，存在水泥生料与煤粉的耦合作用，首先是热量的耦合，生料吸??收煤粉燃烧放出的热量，发生分解反应，其次是煤粉燃烧生成大量ｃｏ２，抑制了??碳酸钙的分解反应，第三是水泥生料中所含的碱土氧化物与碳酸盐对煤粉燃烧具??有催化作用。因此，针对水泥生料分解动力学的研究分为两个主要方面：其一是??针对主要成分石灰石开展的分解动力学研宄，其二是针对生料中各种其他组分，??如Ｓｉ０２、Ａ１２０３、铁质校正材料等对生料分解和煤粉燃烧的影响及他们互相的耦??合作用的研宄［３３］。??由于石灰石分解动力学在水泥工业生产制造、脱硫脱硝、降低ＰＭ颗粒物等??研宄中占据基础地位，在研宄水泥分解炉内传热特性的影响因素与相关热量计算??时，需要分解炉气氛下基本的水泥生料分解动力学参数。??因此
时间的变化曲线。??Ｅｓｃａｒｄｉｎｏ在管式炉的基础上，增加了电子天平对样品质量进行在线测量，??如图１．５所示。对多种不同粒径的方解石颗粒，在７００？９４０°Ｃ，空气与Ｃ０２气氛??下进行实验。发现当碳酸钙颗粒粒径小于２２５?ｐｍ时，粒径对分解反应影响很小，??可以忽略不计。此外，根据大量实验数据得到碳酸钙的分解反应符合均匀转化模??型，并且通过实验数据得到了反应的控制方程［５９，６（）］。??１１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]焦炭颗粒群氧燃烧速率特性[J]. 刘敬樟,李百航,朱建国,李诗媛,劳世奇. 中国科学:技术科学. 2017(12)
[2]2016年水泥行业经济运行分析及2017年展望[J]. 陈柏林,梁喜琴. 中国水泥. 2017(02)
[3]石灰石晶形结构对煅烧石灰活性的影响[J]. 于艳敏,毕万利,蔺德忠,孙恩禹. 辽宁科技大学学报. 2015(02)
[4]我国玻璃、水泥炉窑脱硝技术及应用现状研究[J]. 李春雨. 环境工程. 2014(04)
[5]中国水泥工业氮氧化物排放现状及对策建议[J]. 李建梅,李国栋. 应用化工. 2013(09)
[6]温度对CaCO3分解反应动力学参数的影响[J]. 陈鸿伟,陈江涛,危日光,索新良. 热力发电. 2013(06)
[7]石灰石煅烧产物活性分析[J]. 陈海,张世红,杨海平,王贤华,陈汉平. 无机盐工业. 2013(03)
[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]石灰石分解反应的等温热重法研究[J]. 崔素萍,迟碧川,王亚丽. 新世纪水泥导报. 2012(03)
[10]水泥炉窑选择性(非)催化还原脱硝技术[J]. 何洪,王洪兵,李坚,梁文俊. 四川水泥. 2012(01)
博士论文
[1]水泥分解炉内NO生成和还原机理的实验及模拟研究[D]. 吕刚.华中科技大学 2011
[2]预分解系统内流动、燃烧与分解的研究及数值模拟[D]. 李相国.武汉理工大学 2006
[3]分解炉氮氧化物转化机理及控制技术研究[D]. 胡芝娟.华中科技大学 2004
硕士论文
[1]水泥生产过程中汞的排放特征及减排潜力研究[D]. 王小龙.浙江大学 2017
[2]不同氛围下石灰石的分解动力学及微观特性研究[D]. 蒋婷.华南理工大学 2017
[3]O2/CO2气氛下水泥生料分解及动力学特性研究[D]. 谢焕彪.华南理工大学 2015
[4]水泥分解炉内O2/CO2气氛下生料分解特性实验研究[D]. 黄秋雄.华南理工大学 2014
[5]水泥生料碳酸盐分解机制研究及反应条件优化[D]. 迟碧川.北京工业大学 2012
[6]以石油渣油为原料制备多孔炭及其性能研究[D]. 李灿.清华大学 2009
本文编号：3216695
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)北京市
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２石灰石粉料颗粒分解示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ?Ｐｏｗｄｅｒ?Ｐａｒｔｉｃｌｅ?Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ??
粒表面ａ排出。这其中包含质量扩散、热量扩散和化学反应三部分，因此存在??（：０２扩散阻力、热量扩散阻力和化学反应速率三个影响分解反应的因素［３２］。??图１．２石灰石粉料颗粒分解示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ?Ｐｏｗｄｅｒ?Ｐａｒｔｉｃｌｅ?Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ??在分解炉中，存在水泥生料与煤粉的耦合作用，首先是热量的耦合，生料吸??收煤粉燃烧放出的热量，发生分解反应，其次是煤粉燃烧生成大量ｃｏ２，抑制了??碳酸钙的分解反应，第三是水泥生料中所含的碱土氧化物与碳酸盐对煤粉燃烧具??有催化作用。因此，针对水泥生料分解动力学的研究分为两个主要方面：其一是??针对主要成分石灰石开展的分解动力学研宄，其二是针对生料中各种其他组分，??如Ｓｉ０２、Ａ１２０３、铁质校正材料等对生料分解和煤粉燃烧的影响及他们互相的耦??合作用的研宄［３３］。??由于石灰石分解动力学在水泥工业生产制造、脱硫脱硝、降低ＰＭ颗粒物等??研宄中占据基础地位，在研宄水泥分解炉内传热特性的影响因素与相关热量计算??时，需要分解炉气氛下基本的水泥生料分解动力学参数。??因此
时间的变化曲线。??Ｅｓｃａｒｄｉｎｏ在管式炉的基础上，增加了电子天平对样品质量进行在线测量，??如图１．５所示。对多种不同粒径的方解石颗粒，在７００？９４０°Ｃ，空气与Ｃ０２气氛??下进行实验。发现当碳酸钙颗粒粒径小于２２５?ｐｍ时，粒径对分解反应影响很小，??可以忽略不计。此外，根据大量实验数据得到碳酸钙的分解反应符合均匀转化模??型，并且通过实验数据得到了反应的控制方程［５９，６（）］。??１１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]焦炭颗粒群氧燃烧速率特性[J]. 刘敬樟,李百航,朱建国,李诗媛,劳世奇. 中国科学:技术科学. 2017(12)
[2]2016年水泥行业经济运行分析及2017年展望[J]. 陈柏林,梁喜琴. 中国水泥. 2017(02)
[3]石灰石晶形结构对煅烧石灰活性的影响[J]. 于艳敏,毕万利,蔺德忠,孙恩禹. 辽宁科技大学学报. 2015(02)
[4]我国玻璃、水泥炉窑脱硝技术及应用现状研究[J]. 李春雨. 环境工程. 2014(04)
[5]中国水泥工业氮氧化物排放现状及对策建议[J]. 李建梅,李国栋. 应用化工. 2013(09)
[6]温度对CaCO3分解反应动力学参数的影响[J]. 陈鸿伟,陈江涛,危日光,索新良. 热力发电. 2013(06)
[7]石灰石煅烧产物活性分析[J]. 陈海,张世红,杨海平,王贤华,陈汉平. 无机盐工业. 2013(03)
[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]石灰石分解反应的等温热重法研究[J]. 崔素萍,迟碧川,王亚丽. 新世纪水泥导报. 2012(03)
[10]水泥炉窑选择性(非)催化还原脱硝技术[J]. 何洪,王洪兵,李坚,梁文俊. 四川水泥. 2012(01)
博士论文
[1]水泥分解炉内NO生成和还原机理的实验及模拟研究[D]. 吕刚.华中科技大学 2011
[2]预分解系统内流动、燃烧与分解的研究及数值模拟[D]. 李相国.武汉理工大学 2006
[3]分解炉氮氧化物转化机理及控制技术研究[D]. 胡芝娟.华中科技大学 2004
硕士论文
[1]水泥生产过程中汞的排放特征及减排潜力研究[D]. 王小龙.浙江大学 2017
[2]不同氛围下石灰石的分解动力学及微观特性研究[D]. 蒋婷.华南理工大学 2017
[3]O2/CO2气氛下水泥生料分解及动力学特性研究[D]. 谢焕彪.华南理工大学 2015
[4]水泥分解炉内O2/CO2气氛下生料分解特性实验研究[D]. 黄秋雄.华南理工大学 2014
[5]水泥生料碳酸盐分解机制研究及反应条件优化[D]. 迟碧川.北京工业大学 2012
[6]以石油渣油为原料制备多孔炭及其性能研究[D]. 李灿.清华大学 2009
本文编号：3216695
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