成型鈣基吸收劑鈣循環(huán)反應(yīng)活性及強(qiáng)度研究.pdf

1、鈣基吸收劑循環(huán)煅燒/碳酸化捕集燃燒后煙氣中CO2因適用于現(xiàn)有電站機(jī)組改造、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)且能和重整制氫工藝相結(jié)合，是一種極具競(jìng)爭(zhēng)力的燃煤電站CO2減排技術(shù)。但該技術(shù)主要存在鈣基吸收劑循環(huán)碳酸化活性衰竭快及吸收劑破碎磨損等問題，縮短了吸收劑的使用壽命，增加了系統(tǒng)運(yùn)行成本。
　　針對(duì)上述問題，本文通過高速濕法制粒機(jī)制備成型鈣基吸收劑，并在制備過程中摻雜高鋁水泥和生物質(zhì)以進(jìn)一步提升活性及強(qiáng)度。在高溫鼓泡床上研究了成型鈣基吸收劑循環(huán)碳酸化活

2、性及顆粒磨損，并搭建豎直顆粒碰撞裝置研究鈣基吸收劑抗碰撞破碎強(qiáng)度。進(jìn)一步考察了蒸汽活化對(duì)失活成型鈣基吸收劑碳酸化活性及強(qiáng)度的影響。最后，建立了鈣劑吸收劑煅燒爐內(nèi)一次破碎模型，數(shù)值計(jì)算了鈣基吸收劑進(jìn)入煅燒爐后吸收劑內(nèi)部熱應(yīng)力、壓應(yīng)力和總應(yīng)力瞬態(tài)分布情況，并考察了顆粒粒徑、孔隙率及化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)對(duì)各應(yīng)力的影響。。
　　高鋁水泥支撐鈣基吸收劑循環(huán)煅燒/碳酸化實(shí)驗(yàn)表明摻雜10％高鋁水泥制備的鈣基吸收劑高溫下具有較好的抗燒結(jié)特性，多次循

3、環(huán)后孔隙衰竭較弱，循環(huán)鈣轉(zhuǎn)化率優(yōu)于原始石灰石，抗磨損能力也優(yōu)于石灰石。進(jìn)一步的碰撞實(shí)驗(yàn)表明該粉末成型的鈣基吸收劑煅燒后仍有與石灰石相近的抗碰撞破碎強(qiáng)度。煅燒溫度越高，吸收劑強(qiáng)度越弱;多次循環(huán)后吸收劑因燒結(jié)強(qiáng)度增加?；趓ittinger磨損理論，結(jié)合碰撞數(shù)據(jù)發(fā)展了計(jì)算吸收劑碰撞破碎后平均粒徑的半經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)公式。
　　生物質(zhì)摻雜成型鈣基吸收劑實(shí)驗(yàn)表明，摻雜生物質(zhì)后，成型鈣基吸收劑鈣循環(huán)過程孔隙增加且衰竭減弱，循環(huán)碳酸化活性提升;但其抗

4、碰撞破碎強(qiáng)度卻下降。碰撞實(shí)驗(yàn)表明隨著顆粒粒徑和煅燒溫度的增加，生物質(zhì)摻雜鈣基吸收劑碰撞強(qiáng)度減弱;多次循環(huán)后該吸收劑強(qiáng)度獲得提升。微觀結(jié)構(gòu)分析表明吸收劑孔隙的增加及表面裂縫將削弱顆粒強(qiáng)度。碰撞數(shù)據(jù)表明，生物質(zhì)摻雜顆粒碰撞破碎也符合rittinger磨損理論。
　　對(duì)失活水泥支撐成型鈣基吸收劑進(jìn)行蒸汽活化實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，失活成型顆?；罨蠡钚蕴嵘却?，950℃煅燒下活化后鈣轉(zhuǎn)化率由0.113升至0.419，活化石灰石僅由0.089增

5、至0.270。碰撞實(shí)驗(yàn)顯示蒸汽活化后顆粒強(qiáng)度下降明顯，石灰石活化后出現(xiàn)大量裂縫，增加了活性，但削弱了強(qiáng)度;而成型顆?；罨笪闯霈F(xiàn)裂縫，由于內(nèi)部鈣鋁氧化物作為介質(zhì)可釋放膨脹應(yīng)力。水泥成型鈣基吸收劑蒸汽活化后孔隙提升更佳，活性提升更顯著，但強(qiáng)度下降也明顯。對(duì)活化后顆粒進(jìn)行過熱處理明顯改善了強(qiáng)度，表明過熱可消除晶格內(nèi)空穴及缺陷。
　　建立了鈣基吸收劑進(jìn)入煅燒爐后內(nèi)部熱應(yīng)力、壓應(yīng)力瞬態(tài)分布模型，并考察顆粒粒徑、孔隙率和煅燒反應(yīng)速率對(duì)瞬態(tài)應(yīng)