O-,2--CO-,2-氣氛下醋酸調(diào)質(zhì)石灰石硫化特性實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、化石燃料燃燒排放出的大量溫室氣體CO2所造成的溫室效應(yīng)，對氣候環(huán)境的影響已引起了世界各國的高度關(guān)注。O2/CO2燃燒技術(shù)，作為一種全新理念的燃燒方式，可實(shí)現(xiàn)低成本分離回收CO2、以便進(jìn)一步利用或封存，已引起了各國研究者的高度重視。由于燃燒氣氛的轉(zhuǎn)變，燃料燃燒的污染物排放，特別是SO2的析出特性將存在差異。爐內(nèi)噴鈣，作為一種傳統(tǒng)高溫脫硫方式，在脫硫過程中往往由于石灰石的燒結(jié)和孔堵塞現(xiàn)象使得鈣利用率較低，脫硫效果欠佳。燃燒氣氛的改變，使得石

2、灰石在循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的脫硫特性發(fā)生本質(zhì)性變化。在提高鈣利用率降低SO2排放方面，已開展了大量的研究工作，然而以廢醋酸調(diào)質(zhì)石灰石在O2/CO2氣氛下進(jìn)行脫硫特性的研究鮮見報道，其對推廣O2/CO2燃燒技術(shù)的應(yīng)用具有非常重要的意義。
　　 本課題在管式爐和沉降爐系統(tǒng)中，對石灰石及其醋酸調(diào)質(zhì)產(chǎn)物在O2/CO2氣氛下的硫化特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，考察不同的反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、SO2濃度及CO2濃度等對硫化反應(yīng)的影響規(guī)律，采用N2吸附儀、壓汞

3、儀和X射線衍射分析儀（XRD）等分析手段對石灰石及其調(diào)質(zhì)產(chǎn)物在硫化前及其硫化后產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行分析，以揭示其在硫化過程的變化特性。
　　 管式爐實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，調(diào)質(zhì)石灰石在硫化過程中較原始石灰石具有更高的鈣轉(zhuǎn)化率。隨醋酸溶液濃度增大，調(diào)質(zhì)石灰石的鈣轉(zhuǎn)化率提高，提高幅度因石灰石種類而異，采用濃度為50％醋酸溶液作為調(diào)質(zhì)劑可達(dá)到經(jīng)濟(jì)高效的目的。隨SO2濃度增大，調(diào)質(zhì)石灰石硫化反應(yīng)速率增大，鈣轉(zhuǎn)化率提高。溫度對調(diào)質(zhì)石灰石直接硫化的

4、鈣轉(zhuǎn)化率影響不大，在750～850℃范圍內(nèi)，調(diào)質(zhì)石灰石都可獲得較高的鈣轉(zhuǎn)化率；而進(jìn)行煅燒/硫化時，隨溫度升高，調(diào)質(zhì)石灰石在925℃下鈣轉(zhuǎn)化率最高。煅燒/硫化過程中，隨CO2濃度增大，調(diào)質(zhì)石灰石鈣轉(zhuǎn)化率提高。
　　 醋酸調(diào)質(zhì)使石灰石孔結(jié)構(gòu)特性，比表面積、比孔容和孔分布等特性得到改善和優(yōu)化。此外，調(diào)質(zhì)還增強(qiáng)了其抗燒結(jié)能力，使其煅燒產(chǎn)物的大孔趨勢加強(qiáng)，孔隙率大于原始石灰石的煅燒產(chǎn)物。調(diào)質(zhì)石灰石不同硫化階段硫化產(chǎn)物的孔結(jié)構(gòu)特性等均優(yōu)于原

5、始石灰石。大孔主要提供了SO2分子擴(kuò)散的空間，中孔提供了SO2擴(kuò)散通道和硫化反應(yīng)場所，促進(jìn)了硫化反應(yīng)的進(jìn)行和鈣轉(zhuǎn)化率的提高。
　　 沉降爐實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，調(diào)質(zhì)石灰石和原始石灰石在O2/CO2氣氛下的脫硫效率大于O2/N2氣氛下；在O/CO2氣氛下，調(diào)質(zhì)石灰石的脫硫效率隨停留時間延長增加較快，而在O2/N2氣氛下則增加緩慢，同一氣氛下，調(diào)質(zhì)石灰石脫硫效率大于原始石灰石。在800～1100℃范圍內(nèi)，調(diào)質(zhì)石灰石的脫硫效率均高于原始石灰石

6、；隨溫度升高，調(diào)質(zhì)和原始石灰石均存在一最佳的脫硫溫度。隨O2/CO2氣氛中CO2分壓升高，石灰石的最佳脫硫溫度升高，所對應(yīng)的脫硫效率增加；在相同的CO2分壓下，調(diào)質(zhì)石灰石的脫硫效率較之原始石灰石得到很大提高。O2/CO2氣氛下，SO2濃度升高有利于提高石灰石及調(diào)質(zhì)石灰石的脫硫效率；相同的SO2濃度下，調(diào)質(zhì)石灰石的脫硫效率遠(yuǎn)大于原始石灰石；延長石灰石在爐內(nèi)的停留時間，有利于脫硫效率的提高，但是停留時間過長，燒結(jié)作用和孔堵塞現(xiàn)象加重，導(dǎo)致脫