細顆粒石膏流化特性的實驗研究.pdf

1、化學鏈燃燒(chemical looping combustion)是一種極具發(fā)展前景的二氧化碳捕集技術(shù)。燃燒裝置和載氧劑是CLC技術(shù)研究和應用的重要內(nèi)容。流化床是一種很有應用前景的化學鏈燃燒裝置,而載氧體硫酸鈣(CaSO4)因其具有價格低廉、來源廣泛、高效等特點受到了研究者廣泛關注。因此,探索CaSO4在流化床中的流化特性對化學鏈燃燒技術(shù)的發(fā)展及工業(yè)應用具有重要的理論意義和應用價值。本文以石膏(天然石膏和脫硫石膏)為對象,采用實驗和理

2、論分析相結(jié)合的方式,對天然石膏和脫硫石膏在流化床中的流化特性進行了實驗研究,具體研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　 (1)綜述了細顆粒流化特點和流化質(zhì)量改善方法,提出了采用添加顆粒法改善石膏細顆粒流化質(zhì)量的方法。
　　 (2)在自建的流態(tài)化實驗臺上,開展了細顆粒石膏(天然石膏和脫硫石膏)、石英砂顆粒和河砂顆粒的流態(tài)化特性的實驗研究。結(jié)果表明,單一組分兩種石膏細顆粒(平均粒徑分別為13μm、33μm)均不能實現(xiàn)正常流態(tài)化,易出現(xiàn)溝

3、流、聚團流化等不良現(xiàn)象；而單一組分的石英砂(粒徑為450～600μm、300～450μm、200～300μm)和河砂(粒徑為450～600μm、300～450μm、200～300μm)的流化性能良好,其最小流化速度分別為0.25m/s、0.14m/s、0.075m/s和0.17m/s、0.10m/s、0.065m/s,當在兩種細顆粒石膏中分別添加一定比例的石英砂和河砂顆粒時,細顆粒石膏的流化特性均得到不同程度的改善。
　　 (3

4、)實驗研究了在天然石膏中添加三種不同粒徑(粒徑為450～600μm、300～450μm、200～300μm)、不同質(zhì)量比例(40％,60％,90％)石英砂和河砂顆粒所構(gòu)成的二元混合體系的流化特性,結(jié)果表明:隨著石英砂和河砂顆粒添加質(zhì)量比例的增加,天然石膏的流化性能越來越好,流化性能開始改善的添加量為40％；隨著石英砂和河砂顆粒粒徑的減小,天然石膏的流化性能越來越好,在所添加的三種粒徑中,粒徑為200～300μm的顆粒改善效果最好；添加球

5、形度較好的河砂比添加球形度較差的石英砂對天然石膏流化性能改善的效果要好。
　　 (4)實驗研究了脫硫石膏中添加兩種粒徑不同(粒徑為300～450μm、200～300μm)、不同質(zhì)量比例(60％,90％)石英砂和河砂顆粒所構(gòu)成的二元混合體系的流化特性,結(jié)果表明:隨著石英砂和河砂顆粒添加量的增加,脫硫石膏的流化性能越來越好,流化性能改善的添加量為60％；隨著石英砂和河砂顆粒粒徑的減小,脫硫石膏的流化性能越來越好,在所添加的兩種粒徑中

6、,200～300μm的顆粒改善效果最好；添加球形度較好的河砂在添加粒徑為200～300μm時,對脫硫石膏流化性能的改善反而不如球形度較差的石英砂。
　　 (5)在實驗研究的基礎上,分析了石膏細顆粒聚團的機理,建立了石膏細顆粒聚團模型,并基于所建立的細顆粒聚團模型對石膏聚團顆粒的粒徑進行了預測,預測結(jié)果表明:在添加不同質(zhì)量比例和粒徑的石英砂和河砂組分條件下,天然石膏和脫硫石膏的流化聚團尺寸要比沒有添加組分的天然石膏和脫硫石膏單獨流