富氧燃烧条件下高钙煤灰的碳酸盐化和硫酸盐化特性

发布时间：2020-04-08 04:15

【摘要】：全球气候变暖正日益威胁着人类的生存发展,燃煤电厂作为最大的人为CO2单点排放源,亟待开展与之相关的CO2减排技术,富氧燃烧技术就是一个极具前景的选择。而锅炉设备的沾污结渣问题一直是困扰燃煤电厂的难题,因此在富氧燃烧技术应用过程中,研究燃烧气氛的改变对灰沉积的影响尤为重要。煤灰中的含钙化合物一直被认为是灰渣的重要组成部分。在典型的富氧燃烧烟气中除了高浓度的CO2,还含有水蒸气(H2O)、SO2等杂质气体,这些杂质气体会影响煤灰中钙的碳酸盐化和硫酸盐化反应,导致灰渣硬度强度的改变,从而增加了清灰难度。因此,深刻理解这些反应机制是开发相关技术以缓解富氧燃烧煤灰沉积问题的重要基础。本文利用一种高钙煤灰在模拟富氧燃烧条件下进行实验,研究了富氧燃烧烟气组成变化对煤灰碳酸盐化和硫酸盐化反应特性的影响规律。基于常压热重反应器,采用一种高钙煤灰开展实验,通过对实验样品进行化学测试分析,准确定量反应产物中的碳酸盐和硫酸盐,研究了高CO2浓度下,不同H2O浓度和SO2浓度对样品碳酸盐化和硫酸盐化反应的影响规律,得到以下结果:(1)未加入SO2和H2O时,在温度为650℃,CO2浓度为80%的条件下(N2做平衡气,下同),煤灰会发生强烈的碳酸盐化反应,说明此种高钙煤灰具有较大的碳酸盐化潜力。(2)未加入SO2,添加不同浓度H2O时,随着水蒸气浓度的增大,煤灰的碳酸盐化程度升高,说明水蒸气能促进碳酸盐化反应,主要原理是H2O的存在促进了固相离子扩散,进而促进了产物层扩散阶段的进行。(3)加入SO2后,在高浓度CO2条件下,煤灰发生碳酸盐化反应的速率快于硫酸盐化反应速率,且硫酸盐化反应主要为直接硫酸盐化。(4)加入SO2,添加不同浓度H2O时,随着水蒸气浓度的增大,硫酸盐化反应增强,H2O的存在仍然促进固相离子扩散。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ536.4

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本文编号：2618876