化学链燃烧中钙基载氧体CaSO4再生的氧化反应机理

在热重和红外联用进行等温实验的基础上,探讨了氧体积分数为10%、20%,970～1150℃温度范围内化学链燃烧过程中钙基载氧体再生(CaS)的氧化特性.结果显示,CaS氧化的直接产物主要为CaSO4,只有在诱导期生成极少量CaO和SO2;但CaSO4与CaS还可进一步反应,生成更多CaO和SO2.通过对氧气浓度和温度的实验条件改变,研究了CaSO4的转化率、转化速率,并辅以SO2析出速率分析,获得了CaSO4相对于CaO的瞬时选择性、CaSO4的收率和反应选择率.结果表明,钙基载氧体CaSO4再生过程氧化反应的适宜条件为温度970～1000℃以及较高的氧气气氛,这不仅可以抑制SO2的排放量从而得到较高的反应选择率,同时反应过程也具有较高的转化速率.     

煤化学链燃烧钙铁双氧载体竞争还原反应平衡分析

采用Ca SO4和少量Fe2O3所组成的混合物作为化学链燃烧的复合氧载体,对水蒸汽气化介质条件下煤气化-复合氧载体还原反应展开热力学分析,探讨了双氧载体在燃料反应器中的竞争还原反应机理及铁氧化物与气体硫化物、与煤灰反应的可能性.铁基氧化物主要是起到载氧的作用,其加入有利于提高燃料燃烬度,且不会被过度还原成Fe O或Fe.在850~1050℃反应温度范围,铁氧化物不会与SO2和H2S反应而转化成Fe S或Fe S2.Ca SO4还原副反应生成的Ca O容易与煤灰中Si O2和Al2O3反应,生成钙的硅酸盐和铝酸盐.     

Fe2O3(1-12)作用下CO化学链燃烧反应机理研究

在化学链燃烧(CLC)过程中,载氧体表面的原子结构和电子特性决定了其化学反应活性.本文以Fe_2O_3为载氧体,探讨了其自然条件下主要裸露的高米勒数指表面(1-1 2)的结构性质,研究发现表面不同配位数的氧和铁原子(包括O2f、O3f、O4f、Fe4f和Fe5f)的键参数、电子态密度及电荷布居等存在明显差异.为探究这种差异对Fe_2O_3反应活性的影响,对比分析了CO在表面5种氧和铁原子位生成CO_2的吸附-反应机理.CO在表面低配位O原子O2f和O3f首先形成物理吸附,然后被晶格氧氧化生成CO_2,反应需要克服能垒分别为3.657 e V和3.401 e V;然而,CO在O4f位吸附时,首先克服1.864 e V能垒形成二齿形碳酸盐物种,之后克服1.097 e V的能垒形成CO_2.当CO在Fe4f和Fe5f位吸附时,CO与Fe原子成键,后经过活化与表面O原子成键,形成二齿形碳酸盐物种,能垒分别为0.416和0.219 e V,最终碳酸盐物种分别克服0.500和1.462e V的能垒生成CO_2.因此,可以推断表面高配位数的O4f、Fe4f和Fe5f原子,由于其较高的氧化态,在化学链燃烧过程中充当活性位的作用.本研究有助于了解铁基载氧体表面化学链燃烧反应的微观机理,并为载氧体表面结构性能调控制备提供理论借鉴.     

氨法脱硫工艺S(IV)氧化动力学模型研究

目前,有关氨法脱硫技术对S(IV)氧化的研究未考虑HSO-3及离子强度等因素的影响.因此,本文根据氨法脱硫反应机理建立实验装置对S(IV)氧化动力学进行了研究,考察了SO2-3浓度、SO2-4浓度、pH值、温度和氧化空气量对S(IV)氧化速率的影响.结果表明,S(IV)的氧化速率与SO2-3浓度呈-0.5级关系,与SO2-4浓度之间的关系为r(IV)=0.00121exp(-0.89CSO2-4);HSO-3较SO2-3更容易被氧化,保持较低pH值时对S(IV)的氧化有利;S(IV)的氧化速率随氧化空气量和温度的升高而增大,反应的表观活化能约为28.0 kJ·mol-1.利用数学模型对S(IV)氧化过程进行了数值模拟,结果表明,该模型能够较好地反映氨法脱硫S(IV)氧化过程.     

高硫煤还原分解磷石膏过程中CaS生成机理研究

在N,2气氛下,利用热重分析仪和管式炉研究了高硫煤还原分解磷石膏过程中CaS的生成机理.研究表明.在1000～1150℃温度范围内.磷石膏中的CaSO4与煤粉或汽化产生的CO反应是生成CaS的主要反应.CaS的生成机理可以通过固-固反应机理、气-固反应机理或联合作用机理等模型进行解释.通过对磷石膏分解产物的XRD-SEM图进行分析,结果表明.不同粒径高硫煤对CaS生成量的影响是通过改变CaS的生成机理来实现的.高硫煤粒径较小时.利于气-固反应的发生,而产生大量CaS,反之则以固-固反应机制为主.CaS的生成也相对难些.     

湿法脱硫中亚硫酸钙溶解特性的实验研究

亚硫酸钙的溶解浓度对氧化速率有非常重要的影响,课题主要研究CaSO3的溶解特性,描述了CaSO3在不同条件下(温度、pH、溶解时间T、搅拌速度、初始加入量等)溶解量的变化规律,进而找出CaSO3的最佳溶解条件,以达到提高氧化速率及石膏的生成率,防止堵塞和结垢的目的。     

用石灰石-石膏法脱除烟气二氧化硫分析

采用石灰石-石膏法脱硫工艺,利用吸收剂CaCO3浆液与烟气中的SO2逆向接触发生化学反应,并对生成的亚硫酸钙进行强氧化,最终生成脱硫副产品石膏（CaSO4·2H2O）。     

纳米TiO2催化燃烧固硫的实验研究

通过纳米TiO2催化CaO燃烧后粉煤灰的成分分析和燃烧烟气中SO2含量的测定确定固硫效果,探讨了纳米TiO2添加量、Ca/S摩尔比、不同条件制备的纳米TiO2及燃烧温度对分析纯CaO固硫的影响,比较了纳米TiO2对不同煤种以及不同钙基固硫剂的固硫效果,并对反应产物进行了X射线衍射和扫描电镜分析.结果表明,纳米TiO2与CaO共同作用时,纳米TiO2最佳的添加量为8%;在Ca/S摩尔比为2、燃烧温度为850℃时纳米TiO2催化分析纯和工业纯CaO固硫效率达87.8%和60.3%,比不添加纳米TiO2时增加13.4%和29.6%.纳米TiO2对不同煤种燃烧时CaO固硫有较好地催化作用,能够促进SO2转化成SO3的本征反应,同时增加煤灰的孔尺寸,促进二氧化硫的扩散从而提高CaO的固硫效果.     

锅炉软水站再生废水用于烟气脱硫的研究

分别研究了将锅炉软水站排放的含有大量钙、镁和氯离子的再生废水用作脱硫剂和脱硫剂的添加剂。研究表明,再生废水虽然含有大量的钙、镁,但直接用作脱硫剂,其脱硫能力很低;再生废水用作石灰脱硫剂的添加剂,适量载附于石灰吸着剂上时,因吸着剂吸湿性增加,有利于在吸着剂表面形成水膜,并且吸着剂的孔容积增大、孔形及孔径大小等特性也更利于SO2扩散到吸着剂的孔内,从而促进CaO与SO2的反应,最终提高石灰吸着剂脱硫效率及CaO的利用率。     

氧活性粒子脱除烟气中SO2的实验研究

为了解决目前气体电离放电脱硫方法存在的等离子源体积庞大、能耗高、以及需要依靠传统脱硫方法的协同作用等问题.拟用小流量高浓度氧活性粒子[O2+、O(1D)、O(3P)、O3]及引发剂HO2-分别注入烟道中,与烟气中H2O反应生成·OH;在无吸收剂、无催化剂及没有其他技术协同作用下,进行·OH氧化脱除大烟气量中的微量SO2并生成H2SO4的实验.结果表明:烟气温度为30℃,氧活性粒子与SO2摩尔比为3~4时,脱硫率达到94.6%,回收酸液中SO42-浓度达到9.3g/L.