高温固硫物相硫铝酸钙的形成机理及气氛的影响

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煤炭资源是我国的重要资源,随着电厂锅炉大量消耗燃煤,使得燃中固硫渣的综合利用更为迫切。本文紧扣“资源、能源、环境”一体化的思路,针对煤高温燃烧过程中固硫效率低、固硫产物CaSO4容易分解的难题,借助热重分析、化学分析法、XRD分析、烟气分析仪等测试方法,研究了煤的燃烧特性、钙基固硫过程中硫铝酸钙的形成机理及其影响因素,这对于解决燃煤资源化利用问题,具有重要的现实意义。本文通过热重分析及烟气分析,对燃煤的燃烧特性进行了研究,结果表明,不同煤质的二氧化硫释放规律不同,很好的显示不同含硫物质的分解区域,有机硫一般在200s之前快速分解,烟气分析仪能够较好地比较各种煤中的硫含量;热重分析研究煤的燃烧特性指标,得到煤的着火指数、燃烧特性指数等重要参数,评价煤质的优劣,最终确定实验煤质。利用XRD分析及化学分析,研究了硫铝酸钙的形成机理及气氛的影响,结果表明,硫铝酸钙是良好的高温固硫物相,在1100℃有少量形成,随着温度升高,其含量不断增加,且在1400℃都能稳定存在;氧气气氛更有利于硫铝酸钙的形成,减少二氧化硫的排放;物料还原性促进硫酸钙的分解,从而固硫率较低,也不利于游离氧化钙的吸收。在实际的燃煤过程中,煤中存在一些杂质,影响硫铝酸钙的形成。通过固硫效率的测试、渣样的矿物组成分析等,对燃煤中硫铝酸钙的形成过程及物料气氛的影响。结果表明,温度升高,固硫率降低,在1200℃后硫酸钙的急剧分解,因而固硫率下降速率快;物料还原性越强,二氧化硫的释放量大,固硫率低:从二氧化硫的释放量和固硫率两方面看,氧气气氛要优于空气气氛;由于杂质矿物的影响,使得硫铝酸钙的形成受影响,硫铝酸钙的形成量在1100℃时的衍射峰最强,此时的固硫率也是最大,因此认为,硫铝硫酸钙的形成量最大。
摘要第4-5页
ABSTRACT第5-6页
第一章 前言第9-19页
    1.1 课题研究背景第9页
    1.2 脱硫技术的研究进展第9-11页
        1.2.1 工业链条炉脱硫技术第10-11页
        1.2.2 流化床脱硫技术第11页
    1.3 气氛对固硫物相的形成影响第11-13页
        1.3.1 还原性气氛下的固硫作用第11-13页
        1.3.2 氧气/二氧化碳气氛下的固硫作用第13页
    1.4 高温固硫物相硫铝酸钙的研究进展第13-18页
        1.4.1 碱土金属硫酸盐作为固硫产物的研究第14-15页
        1.4.2 硫铝酸钙作为固硫产物的研究进展第15-18页
    1.5 本课题的提出及研究内容第18-19页
第二章 煤的特性分析第19-30页
    2.1 引言第19页
    2.2 实验内容第19-21页
        2.2.1 原料第19-20页
        2.2.2 实验方法及分析测试方法第20-21页
    2.3 实验结果及讨论第21-29页
        2.3.1 硫的释放特性第21-22页
        2.3.2 煤中硫的释放特性比较第22-23页
        2.3.3 煤中硫的测定第23-24页
        2.3.4 煤的燃烧特性第24-28页
        2.3.5 研究煤质的确定第28-29页
    本章小结第29-30页
第三章 硫铝酸钙的形成机理及气氛的影响第30-46页
    3.1 引言第30页
    3.2 实验部分第30-32页
        3.2.1 原料及实验方案第30-31页
        3.2.2 实验方法第31页
        3.2.3 测试方法第31-32页
    3.3 实验结果与讨论第32-45页
        3.3.1 气氛对二氧化硫的释放影响第32-34页
        3.3.2 气氛对硫铝酸钙形成量的影响第34-37页
        3.3.3 气氛对游离氧化钙(f-CaO)含量的影响第37-40页
        3.3.4 硫铝酸钙形成机理的研究第40-44页
        3.3.5 综合讨论第44-45页
    本章小结第45-46页
第四章 物料气氛对硫铝酸钙形成影响第46-63页
    4.1 引言第46页
    4.2 实验部分第46-52页
        4.2.1 原料第46-47页
        4.2.2 配料方案的确定第47页
        4.2.3 实验方法及测试方法第47-52页
    4.3 实验结果与讨论第52-62页
        4.3.1 物料还原性及气氛对固硫率的影响第52-55页
        4.3.2 物料还原性及气氛对二氧化硫的释放规律影响第55-59页
        4.3.3 煤燃烧过程中矿物转化机理研究第59-61页
        4.3.4 综合讨论第61-62页
    本章小结第62-63页
第五章 全文总结与建议第63-65页
    5.1. 全文总结第63-64页
    5.2 建议和展望第64-65页
参考文献第65-69页
致谢第69页
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