高堿燃料在燃燒過程中存在燃燒設備結渣、沾污和腐蝕等問題,嚴重限制了高堿燃料的大規(guī)模利用。硫酸鹽化反應可以將堿金屬氯化物轉(zhuǎn)化為熔點更高、腐蝕性更低的硫酸鹽,從而減輕結渣、沾污和腐蝕等問題。循環(huán)流化床富氧燃燒技術是最具有商業(yè)應用價值的碳捕集、利用與封存技術之一,其較低的運行溫度(850-950℃)有利于減輕上述灰相關問題。研究表明由于再循環(huán)煙氣的富集作用和燃燒氣氛中較強的氧化性,富氧燃燒氣氛中含有高濃度SO₂和SO₃,有利于堿金屬硫酸鹽化反應進行。因此,開展循環(huán)流化床富氧燃燒過程中硫酸鹽化反應特性研究具有重要的學術意義和應用價值。本論文主要針對典型高堿燃料在循環(huán)流化床富氧燃燒過程中堿金屬硫酸鹽化反應及其對Na(K)/S/Cl/N遷移轉(zhuǎn)化的影響進行研究。利用水平管式爐和50 kW循環(huán)流化床富氧燃燒試驗臺研究堿金屬硫酸鹽化異相反應機理、高堿煤和生物質(zhì)兩類高堿燃料在富氧燃燒過程中硫酸鹽化反應對Na(K)/S/Cl/N遷移轉(zhuǎn)化特性、SO₂和SO₃實現(xiàn)硫酸鹽化反應的有效性,以及操作參數(shù)對SO₃

【文章頁數(shù)】：159 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
符號說明表
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 堿金屬誘發(fā)的灰問題
        1.2.1 高堿燃料燃燒過程中的沾污問題
        1.2.2 高堿燃料燃燒過程中的腐蝕問題
    1.3 硫酸鹽化反應機理以及反應對沾污和腐蝕的影響研究進展
        1.3.1 堿金屬硫酸鹽化反應機理研究進展
        1.3.2 硫酸鹽化反應對沾污和腐蝕的影響研究進展
    1.4 高堿燃料燃燒過程中Na(K)/S/Cl遷移轉(zhuǎn)化特性研究進展
        1.4.1 高堿燃料空氣燃燒過程中Na(K)/S/Cl遷移轉(zhuǎn)化特性
        1.4.2 高堿燃料富氧燃燒過程中Na(K)/S/Cl遷移轉(zhuǎn)化特性
    1.5 高堿燃料富氧燃燒下N轉(zhuǎn)化特性研究進展
        1.5.1 富氧燃燒氣氛下N轉(zhuǎn)化特性
        1.5.2 堿金屬對N轉(zhuǎn)化的影響研究
    1.6 研究目的和主要內(nèi)容
        1.6.1 研究目的
        1.6.2 研究內(nèi)容
第2章 富氧燃燒氣氛下堿金屬硫酸鹽化反應機理
    2.1 引言
    2.2 試驗系統(tǒng)與試驗方案
        2.2.1 試驗系統(tǒng)
        2.2.2 試驗原料
        2.2.3 試驗工況及分析方法
    2.3 反應參數(shù)對堿金屬硫酸鹽化異相反應的影響
        2.3.1 反應物濃度對反應的影響
        2.3.2 反應時間和燃燒氣氛對反應的影響
        2.3.3 反應溫度對反應的影響
    2.4 堿金屬硫酸鹽化異相反應動力學分析
    2.5 礦物質(zhì)對堿金屬硫酸鹽化異相反應的影響
        2.5.1 單一礦物質(zhì)的影響
        2.5.2 多種礦物質(zhì)的耦合影響
    2.6 本章小結
第3章 硫酸鹽化反應對高堿煤富氧燃燒成灰過程中Na/S/Cl遷移轉(zhuǎn)化的影響
    3.1 引言
    3.2 試驗系統(tǒng)與試驗方案
        3.2.1 試驗原料
        3.2.2 試驗系統(tǒng)
        3.2.3 取樣方法
        3.2.4 試驗工況
        3.2.5 分析方法
        3.2.6 數(shù)據(jù)處理方法
    3.3 高堿煤富氧燃燒成灰過程中Na/S/Cl遷移轉(zhuǎn)化特性
        3.3.1 高堿煤富氧燃燒成灰過程中Na/S/Cl遷移特性
        3.3.2 高堿煤富氧燃燒成灰過程中Na/S/Cl轉(zhuǎn)化特性
        3.3.3 高堿煤富氧燃燒過程中底渣、循環(huán)灰、積灰和飛灰微觀形貌
    3.4 硫酸鹽化反應對高堿煤富氧燃燒成灰過程Na/S/Cl遷移轉(zhuǎn)化的影響
        3.4.1 硫酸鹽化反應對高堿煤富氧燃燒成灰過程中Na/S/Cl遷移的影響
        3.4.2 硫酸鹽化反應對高堿煤富氧燃燒積灰形貌和元素組成的影響
    3.5 硫酸鹽化反應對高堿煤燃燒過程中Na/S/Cl遷移轉(zhuǎn)化的影響
    3.6 本章小結
第4章 硫酸鹽化反應對高堿煤富氧燃燒NO和N₂O生成的影響
    4.1 引言
    4.2 試驗系統(tǒng)和試驗方案
        4.2.1 試驗原料
        4.2.2 試驗系統(tǒng)
        4.2.3 試驗工況
        4.2.4 分析方法
        4.2.5 數(shù)據(jù)處理方法
    4.3 高堿煤富氧燃燒過程中NO和 N₂O生成特性
        4.3.1 煤種對NO和 N₂O生成的影響
        4.3.2 入口氧氣濃度對NO和N₂O生成的影響
        4.3.3 模擬再循環(huán)SO₂對NO和N₂O生成的影響
    4.4 堿金屬硫酸鹽化反應對富氧燃燒過程中NO和N₂O生成的影響
        4.4.1 堿金屬硫酸鹽化反應對燃料氮轉(zhuǎn)化的影響
        4.4.2 堿金屬硫酸鹽化反應對再循環(huán)NO的影響
    4.5 本章小結
第5章 硫酸鹽化反應對生物質(zhì)富氧燃燒K/S/Cl/N遷移轉(zhuǎn)化影響
    5.1 引言
    5.2 試驗系統(tǒng)和試驗方案
        5.2.1 試驗原料
        5.2.2 試驗系統(tǒng)
        5.2.3 試驗工況
        5.2.4 分析方法
        5.2.5 數(shù)據(jù)處理方法
    5.3 生物質(zhì)/半焦富氧燃燒K/S/Cl/N遷移轉(zhuǎn)化特性
        5.3.1 摻混燃料和燃燒氣氛的影響
        5.3.2 入口氧氣濃度的影響
        5.3.3 摻混比的影響
        5.3.4 生物質(zhì)富氧燃燒過程中K/S/Cl轉(zhuǎn)化特性
    5.4 添加硫酸銨對生物質(zhì)/半焦富氧燃燒K/S/Cl/N遷移轉(zhuǎn)化的影響
        5.4.1 硫酸銨噴入量和摻混燃料的影響
        5.4.2 添加位置的影響
        5.4.3 入口氧氣濃度的影響
        5.4.4 過量氧氣系數(shù)的影響
    5.5 生物質(zhì)燃燒過程中聯(lián)合控制Cl腐蝕和NOx超低排放方案
    5.6 本章小結
第6章 結論和展望
    6.1 結論
    6.2 未來工作展望
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀學位期間發(fā)表的學術論文與研究成果



本文編號：3770246