鈣基吸收劑循環(huán)煅燒-加壓碳酸化捕集CO2研究.pdf

1、隨著人們對全球變暖、氣候變化認識的深入,減少溫室氣體CO2排放已成為全世界關注的焦點。作為CO2集中排放源,燃煤電站是進行大規(guī)模CO2減排的主要對象。鈣基吸收劑循環(huán)煅燒／碳酸化捕集CO2技術,是最具可行性的燃煤電站大規(guī)模捕集CO2方法之一。
　　 針對鈣基吸收劑在循環(huán)煅燒／碳酸化反應捕集CO2過程中碳酸化轉化率隨循環(huán)次數衰減迅速的問題,從CaO碳酸化反應為分子數減少的反應特點著手,提出了鈣基吸收劑加壓碳酸化循環(huán)捕集CO2的研究思

2、路。
　　 研究了石灰石和白云石等加壓碳酸化反應動力學特性,分析了反應機理。結果顯示,在本實驗壓力、溫度范圍內,適當提高碳酸化壓力、或溫度、或碳酸化氣氛中CO2濃度,碳酸化反應速率和轉化率均增加,但轉化率不與反應壓力、溫度以及CO2濃度成正比。采用縮核模型分析鈣基吸收劑的加壓碳酸化反應機理具有一定的合理性,獲得了鈣基吸收劑碳酸化反應的動力學參數。
　　 揭示了鈣基吸收劑循環(huán)煅燒／加壓碳酸化反應的規(guī)律和機理。得到了循環(huán)煅燒

3、,力口壓碳酸化過程中主要反應參數:碳酸化溫度、碳酸化壓力、顆粒粒徑、碳酸化氣氛以及煅燒氣氛中CO2濃度、反應時間等對鈣基吸收劑循環(huán)捕集CO2性能的影響規(guī)律,優(yōu)化了反應條件,分析了鈣基吸收劑在循環(huán)反應中微觀結構的變遷特性,揭示了加壓循環(huán)碳酸化反應過程中鈣基吸收劑微觀結構影響CO2捕集性能的機理。
　　 在掌握了鈣基吸收劑循環(huán)煅燒／加壓碳酸化捕集CO2特性的基礎上,從固體廢棄物資源化利用的角度出發(fā),發(fā)明了添加造紙廢液提取物木素磺酸鈣

4、對鈣基吸收劑的改性方法,提高了吸收劑循環(huán)捕集CO2性能,展示出良好的工業(yè)應用前景。率先采用生物質電廠稻殼灰對吸收劑進行改性處理。得到了最佳稻殼灰／CaO摩爾比以及反應條件對改性吸收劑循環(huán)碳酸化特性的影響規(guī)律,掌握了提高鈣基吸收劑捕集CO2性能的處理工藝,通過物相分析、能譜分析和微觀結構分析等手段,揭示了改性吸收劑捕集CO2性能得以改善的機理。
　　 發(fā)明了基于共沉淀原理制備高效CO2吸收劑的方法,提高了CaO的循環(huán)捕集CO2性能

5、。研究表明,共沉淀法制備含有MgO和Ca9Al6O18的鈣基吸收劑,具有優(yōu)越的捕集CO2性能和抗燒結性能,隨著循環(huán)次數的增加,循環(huán)捕集CO2效率衰減非常緩慢。分析表明,該吸收劑具有優(yōu)越的微觀孔隙結構和晶粒生長緩慢的特點,捕集CO2的應用前景良好。
　　 揭示了鈣基吸收劑在循環(huán)反應過程中碳酸化與硫酸化競爭關系。采用正交實驗手段,系統(tǒng)分析了反應條件對鈣基吸收劑循環(huán)碳酸化轉化率與硫酸化轉化率的影響規(guī)律,并從物相分析和孔隙結構角度出發(fā)進

6、一步揭示了硫酸化反應影響鈣基吸收劑循環(huán)碳酸化捕集CO2性能的機理。結果表明,SO2抑制了鈣基吸收劑的循環(huán)碳酸化反應。
　　 探明了鈣基吸收劑在循環(huán)煅燒／加壓碳酸化反應過程中的磨損特性。利用自行設計建造的加壓流化床實驗裝置,考察了反應時間、流化數、反應溫度、反應壓力、顆粒粒徑、煅燒溫度以及有無輔助床料等對吸收劑磨損特性的影響,在最優(yōu)的循環(huán)反應工況下考察吸收劑的循環(huán)碳酸化轉化率與磨損率。率先采用高鋁水泥做粘結劑成型鈣基吸收劑以提高吸

7、收劑的抗磨損性能。結果表明,在實驗條件范圍內,反應溫度對吸收劑磨損的影響最大,流化數其次,反應時間再次,壓力的影響最小。吸收劑在煅燒過程中受熱應力以及CO2析出時的內壓力作用是顆粒發(fā)生破碎磨損的主要原因。煅燒過程中的磨損率最大,隨著反應時間增加而減緩。添加高鋁水泥做粘結劑成型后,鈣基吸收劑顆粒的耐磨性能得到提高。成型顆粒在循環(huán)反應過程中具有較好的碳酸化特性和抗磨損性能,表明采用高鋁水泥做粘結劑成型鈣基吸收劑顆?？梢杂行Ы鉀Q石灰石等易破碎