本文借助固定床反应器和TGA 实验，结合XRD、SEM、N2 吸附仪等测试仪器对O2/CO2 气氛下方解石、改性方解石（Na-Treated）和海贝壳（Scallop）的静态煅烧分解、烧结和固硫特性进行了研究；然后运用沉降炉系统进行了动态固硫特性实验研究，考察了气氛、温度和CO2分压等因素的影响。通过系统研究，阐述了O2/CO2气氛下方解石脱硫机理，并对碱金属Na在强化方解石脱硫效率方面进行了解释。
首先对方解石、改性方解石与海贝壳的煅烧分解、烧结特性进行研究。实验和模拟研究结果表明：CO2分压是影响CaCO3分解的主要因素之一，低CO2 浓度时，方解石煅烧起始分解温度更加依赖于CO2分压，而当CO2分压大于0.5时，CO2分压对煅烧反应的影响减弱。随着CO2分压的增高，脱硫剂起始分解温度升高，煅烧反应活化能E 增大，加入Na2CO3 改性可以明显降低方解石煅烧反应的活化能E。同时借助SEM、XRD 测试分析后发现：方解石煅烧产物呈现出小孔孔径分布，晶粒较小，容易烧结粘连一起堵塞内孔；相对于O2/CO2 气氛，O2/N2 气氛下烧结更为严重，形成大片粘连的晶粒群，BET和PV 降低明显，这也是导致O2/N2 较O2/CO2 气氛下脱硫效率低的主要原因。此外煅烧过程中碱金属Na的添加，因煅烧过程中晶格重组，使得改性方解石和海贝壳煅烧产物具有典型的大孔孔径分布，烧结明显减缓，经过1800s 煅烧后，BET和PV是相同工况下方解石的4 倍。
其次运用模拟烟气方法对方解石等钙基脱硫剂在O2/CO2 气氛下静态硫化特性进行了实验研究。结果表明：O2/CO2 气氛下脱硫机理由传统的CaO-SO2 机理转变成为CaCO3-SO2 机理。在相同工况下，O2/CO2 气氛比O2/N2 气氛有高的脱硫效率；同时改性方解石与海贝壳均可以提高脱硫效率，加入Na2CO3 改性可以显著提高方解石脱硫效率，且受硫化温度影响较小。O2/CO2 气氛下喷钙脱硫实验结果表明：方解石、改性方解石以及海贝壳的钙转化率在850℃和1000℃分别为35.92％和30.07％、67.03％和72.65％和36.43％和54.7％。
最后借助于沉降炉系统，考察了温度、气氛和Ca/S 摩尔比等因素对方解石炉内喷钙脱硫效率的影响，同时对比研究了改性方解石、海贝壳与方解石之间脱硫效率的差异。实验结果表明：与传统O2/N2 气氛相比，O2/CO2 气氛具有较高的最佳脱硫温度更宽的最佳脱硫温度区间，最佳脱硫温度和脱硫区间为1000℃和1000-1100℃。
碱金属Na 盐的存在抑制硫酸盐的高温分解，显著提高了方解石最佳脱硫温度和脱硫效率。在本文研究中改性方解石和海贝壳最佳的脱硫温度在1050℃附近，且在一定温度范围内改性方解石（Na-Treated）的脱硫效率比海贝壳（Scallop）要高。在1100℃时，改性方解石、海贝壳与方解石的脱硫效率分别为71.45％、64.17％和58.93％。
- 作 者：
- 曹会龙
- 学科专业：
- 热能工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 华中科技大学
- 导师姓名：
- 徐明厚姚洪
- 学位年度：
- 2011
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
