鈣基廢棄物循環(huán)煅燒-碳酸化捕集CO2及顆粒磨損特性研究.pdf

1、本文提出利用大宗鈣基廢棄物作為燃煤電站CO2吸收劑進(jìn)行循環(huán)煅燒/碳酸化捕集CO2，就有望實(shí)現(xiàn)鈣基廢棄物資源化與低成本捕集CO2相結(jié)合的新型工藝路線。為了實(shí)現(xiàn)這一工藝路線，需要對其循環(huán)捕集CO2性能和反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行研究。
　　在雙固定床反應(yīng)器系統(tǒng)(DFR)上研究了鈣基廢棄物循環(huán)捕集CO2特性，在熱重分析儀(TGA)上考察了鈣基廢棄物碳酸化反應(yīng)動力學(xué)。為了進(jìn)一步提高鈣基廢棄物循環(huán)捕集CO2性能，采用分級水洗預(yù)處理、延長碳酸化和丙酸改性對

2、鈣基廢棄物進(jìn)行處理，通過SEM、氮吸附等微觀分析手段揭示了改性機(jī)理。在流化床反應(yīng)器系統(tǒng)(BFR)上研究了流態(tài)化下鈣基廢棄物循環(huán)反應(yīng)過程中的CO2捕集性能和顆粒磨損特性。
　　與赤泥等其他鈣基廢棄物相比，電石渣和造紙白泥具有較高的循環(huán)捕集CO2性能。煅燒電石渣比表面積以及＞150nm范圍內(nèi)的比孔容大于煅燒石灰石，碳酸化反應(yīng)比石灰石更容易進(jìn)行，其捕集CO2性能優(yōu)于石灰石。白泥孔隙主要分布在1-10nm范圍，在碳酸化過程中容易發(fā)生堵塞，

3、所以初始幾次循環(huán)捕集CO2能力不高，但是隨循環(huán)次數(shù)增加，孔隙結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，15次循環(huán)后碳酸化轉(zhuǎn)化率高于石灰石?？疾炝朔磻?yīng)溫度、碳酸化氣氛和顆粒粒徑等反應(yīng)條件對鈣基廢棄物循環(huán)碳酸化特性的影響規(guī)律，探討了鈣基廢棄物循環(huán)碳酸化動力學(xué)特性。為避免SO2存在對鈣基廢棄物捕集CO2造成的不利影響，提出了鈣基廢棄物順序捕集SO2/CO2的方法，并研究多次循環(huán)煅燒/碳酸化捕集CO2后鈣基廢棄物的硫酸化特性。
　　在CaCO3中摻入各種雜質(zhì)，研究雜

4、質(zhì)成分對鈣基廢棄物循環(huán)捕集CO2性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)Mn和Cl對鈣基廢棄物的捕集CO2性能影響較大。添加Mn后，CaCO3高溫煅燒時(shí)形成更發(fā)達(dá)孔隙結(jié)構(gòu)，循環(huán)捕集CO2性能更高，最佳Mn/Ca摩爾比為1∶100-1.5∶100。當(dāng)Cl/Ca摩爾比超過0.25∶100時(shí)，Cl使10-100nm內(nèi)孔大幅度減少，抑制了CaCO3循環(huán)捕集CO2性能。白泥中Cl/Ca摩爾比為2.6∶100，循環(huán)捕集CO2性能不高主要由于其Cl含量較高所致。

5、　　鑒于鈣基廢棄物中Cl對捕集CO2的不利影響，提出分級水洗預(yù)處理方法降低Cl在鈣基廢棄物中含量。水洗白泥的Cl含量大幅降低，循環(huán)捕集CO2能力明顯提高。100次循環(huán)后，水洗白泥碳酸化轉(zhuǎn)化率為0.36，是白泥的1.8倍。延長碳酸化可提高鈣基廢棄物循環(huán)捕集CO2性能。增加碳酸化時(shí)間和提高碳酸化氣氛中CO2濃度可使延長碳酸化處理效果更加明顯。在循環(huán)煅燒/碳酸化過程中對鈣基廢棄物進(jìn)行多次延長碳酸化可使其保持較高CO2捕集性能。丙酸改性提高了鈣

6、基廢棄物循環(huán)碳酸化轉(zhuǎn)化率以及碳酸化速率，第30次循環(huán)丙酸改性電石渣碳酸化轉(zhuǎn)化率為0.47，為未處理電石渣的1.5倍。3種改性方法優(yōu)化了鈣基廢棄物的孔隙結(jié)構(gòu)，特別是煅燒鈣基廢棄物10-100nm范圍內(nèi)對碳酸化反應(yīng)有利的孔大幅增加，這是鈣基廢棄物循環(huán)捕集CO2性能提高的主要原因。
　　在流態(tài)化條件下以電石渣為典型代表研究了鈣基廢棄物循環(huán)反應(yīng)過程中的顆粒磨損特性。電石渣顆粒在循環(huán)煅燒/碳酸化過程中不斷磨損，磨損速率隨循環(huán)次數(shù)增加逐漸降低