石灰石分解特性及微观结构迁移规律研究.pdf

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1、第28卷第1期热能动力工程Vo1．28，No．12013年1月JOURNALOFENGINEERINGFORTHERMALENERGYANDPOWERJan．，2013文章编号：1001—2060(2013)叭一0073—05石灰石分解特性及微观结构迁移规律研究陈鸿伟，陈江涛，危日光，索新良(华北电力大学能源动力与机械工程学院，河北保定071003)摘要：采用自建的热重分析仪进行石灰石煅烧分解的热重及粒径等；从微观方面来说，煅烧产物CaO的微观实验，得到了温度、煅烧气氛及粒径对石灰石分解过程的影结构才是决定后续反应的关键因素。目前，关于石响规律，利用扫描电

2、镜(scanningelectronmicroscopy，SEM)灰石煅烧产物CaO的微观结构一些学者已经展开和比表面积及孔隙度分析仪重点考察了分解过程中煅烧产研究。李英杰等人对不同循环次数的煅烧产物CaO物微观结构的迁移变化规律。研究表明：温度是影响石灰石的微观结构变化特性进行了研究J，王宏等人对煅烧的关键因素，温度越高，反应越快；C0，分压和粒径的增O：／CO方式下钙基吸收剂在脱硫过程中微观结构大对石灰石分解反应有一定的抑制作用；石灰石煅烧产物比变化特性进行了研究J，课题组王春波等人对钙基表面积和比孔容随煅烧时间的延续快速增加。超过完全分解时间继续煅烧

3、，煅烧产物产生烧结，比表面积和比孔容减吸收剂产物CaO孔径分布进行了模拟J。小；原始石灰石几乎为无孔形态，随着煅烧过程的进行，微总之，石灰石煅烧产物微观结构的研究较少，而孔、中孔和大孔出现，呈双峰结构分布，煅烧开始至2．5min且主要集中于不同循环次数的CaO微观结构的研时段内中孔增长较多．2．5—6．5min时段内微孔和大孔快速究，关于石灰石煅烧过程中微观结构迁移变化特性生成，烧结导致孔的数量减少。的研究鲜有报道。本研究在上述学者和课题组长期关键词：石灰石；燃烧反应；分解特性；微观结构对石灰石脱硫和脱碳观察的基础上，从宏观和微观中图分类号：TK16文献标

4、识码：A两方面对石灰石煅烧反应进行研究，明确了石灰石煅烧过程中微观结构的迁移变化规律，为提高脱硫、引言脱碳效果提供理论依据。石灰石分解的早期研究主要针对脱除化石燃料1实验部分燃烧过程中产生的SOx_lj。近些年来，温室气体CO的收集和回收成了目前大家关注的焦点。利用1．1实验样品天然钙基材料循环煅烧／碳酸化反应直接在煤燃烧实验样品为保定天然石灰石，经破碎和筛分，取过程中分离CO是目前最低廉和最有效的CO捕粒度在48～62Ixm区间的颗粒。试样分析前在捉方式之一，受到了各国学者的普遍重视_3J。105~C下干燥至恒重，然后置于干燥器中冷却至室温密封保存。样品

5、中所含的化学成份采用x射线原石灰石煅烧反应是脱硫和脱碳的前提，间接决子荧光光谱仪(XRF，EAGLE1I型)进行测定，结果定了后续脱硫和脱碳的效果。从宏观角度来讲，影如表1所示。响石灰石煅烧反应的因素主要有温度、煅烧气氛以表1石灰石样品化学成份分析(％)Tab．1AnalysisofthechemicMcompositionoflimestonesamples(％)CaOMgOSiO2A12O3Fe2O3K2OTiO2Cr2O3SrOMnOSO3LOILOI为烧失量。收稿日期：2012—05—10；修订日期：2012—07—11基金项目：国家自然科学基金资

6、助项目(50876030)；中央高校基本科研业务费专项基金资助项目(11MG46)作者简介：陈鸿伟(1965一)，男，重庆人，华北电力大学教授，博士．·74·热能动力工程2013焦1．2石灰石煅烧实验验，其它煅烧条件不变。采用自建的热重分析仪对样品的煅烧特性进行分析，实验装置如图1所示。热重分析仪称重范围2实验结果与讨论4-200g，测温范围0～1000℃，灵敏度为0．1mg，重复性实验误差±1％，满足实验精度要求。试样的2．1石灰石分解特性分析热重数据由系统软件自动实时记录和保存，通过后2．1．1煅烧温度对石灰石分解特性的影响续的数据处理软件得到转化率—

7、t曲线。实验在图2为石灰石在纯氮气氛围下随温度变化时的常压下进行，采用等温法，每次取用(0．34-0．02)g煅烧转化率曲线。由图可知，随着煅烧温度的提高，样品，煅烧气氛总流量1000mL／min。实验过程如分解反应速率不断提高，完全分解时间相应减少。下：首先从热重分析仪底部通入N排出石英管中的750℃完全分解时间为37rain左右，850oC则缩短为空气，然后打开温控仪升温至设定温度，此时按照需7．5min，当温度进一步提高至950℃时，完全分解时要调节N和CO质量流量计，使CO2与N：以设定间仅为2．25min。可见，温度是影响石灰石煅烧分的配比混合后

8、通人煅烧反应区，最后放样品于坩埚解的关键因素。这是因为石灰石煅烧反