細(xì)顆粒石膏流化特性的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、化學(xué)鏈燃燒(chemical looping combustion)是一種極具發(fā)展前景的二氧化碳捕集技術(shù)。燃燒裝置和載氧劑是CLC技術(shù)研究和應(yīng)用的重要內(nèi)容。流化床是一種很有應(yīng)用前景的化學(xué)鏈燃燒裝置,而載氧體硫酸鈣(CaSO4)因其具有價(jià)格低廉、來(lái)源廣泛、高效等特點(diǎn)受到了研究者廣泛關(guān)注。因此,探索CaSO4在流化床中的流化特性對(duì)化學(xué)鏈燃燒技術(shù)的發(fā)展及工業(yè)應(yīng)用具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本文以石膏(天然石膏和脫硫石膏)為對(duì)象,采用實(shí)驗(yàn)和理

2、論分析相結(jié)合的方式,對(duì)天然石膏和脫硫石膏在流化床中的流化特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,具體研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　 (1)綜述了細(xì)顆粒流化特點(diǎn)和流化質(zhì)量改善方法,提出了采用添加顆粒法改善石膏細(xì)顆粒流化質(zhì)量的方法。
　　 (2)在自建的流態(tài)化實(shí)驗(yàn)臺(tái)上,開(kāi)展了細(xì)顆粒石膏(天然石膏和脫硫石膏)、石英砂顆粒和河砂顆粒的流態(tài)化特性的實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明,單一組分兩種石膏細(xì)顆粒(平均粒徑分別為13μm、33μm)均不能實(shí)現(xiàn)正常流態(tài)化,易出現(xiàn)溝

3、流、聚團(tuán)流化等不良現(xiàn)象；而單一組分的石英砂(粒徑為450～600μm、300～450μm、200～300μm)和河砂(粒徑為450～600μm、300～450μm、200～300μm)的流化性能良好,其最小流化速度分別為0.25m/s、0.14m/s、0.075m/s和0.17m/s、0.10m/s、0.065m/s,當(dāng)在兩種細(xì)顆粒石膏中分別添加一定比例的石英砂和河砂顆粒時(shí),細(xì)顆粒石膏的流化特性均得到不同程度的改善。
　　 (3

4、)實(shí)驗(yàn)研究了在天然石膏中添加三種不同粒徑(粒徑為450～600μm、300～450μm、200～300μm)、不同質(zhì)量比例(40％,60％,90％)石英砂和河砂顆粒所構(gòu)成的二元混合體系的流化特性,結(jié)果表明:隨著石英砂和河砂顆粒添加質(zhì)量比例的增加,天然石膏的流化性能越來(lái)越好,流化性能開(kāi)始改善的添加量為40％；隨著石英砂和河砂顆粒粒徑的減小,天然石膏的流化性能越來(lái)越好,在所添加的三種粒徑中,粒徑為200～300μm的顆粒改善效果最好；添加球

5、形度較好的河砂比添加球形度較差的石英砂對(duì)天然石膏流化性能改善的效果要好。
　　 (4)實(shí)驗(yàn)研究了脫硫石膏中添加兩種粒徑不同(粒徑為300～450μm、200～300μm)、不同質(zhì)量比例(60％,90％)石英砂和河砂顆粒所構(gòu)成的二元混合體系的流化特性,結(jié)果表明:隨著石英砂和河砂顆粒添加量的增加,脫硫石膏的流化性能越來(lái)越好,流化性能改善的添加量為60％；隨著石英砂和河砂顆粒粒徑的減小,脫硫石膏的流化性能越來(lái)越好,在所添加的兩種粒徑中

6、,200～300μm的顆粒改善效果最好；添加球形度較好的河砂在添加粒徑為200～300μm時(shí),對(duì)脫硫石膏流化性能的改善反而不如球形度較差的石英砂。
　　 (5)在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,分析了石膏細(xì)顆粒聚團(tuán)的機(jī)理,建立了石膏細(xì)顆粒聚團(tuán)模型,并基于所建立的細(xì)顆粒聚團(tuán)模型對(duì)石膏聚團(tuán)顆粒的粒徑進(jìn)行了預(yù)測(cè),預(yù)測(cè)結(jié)果表明:在添加不同質(zhì)量比例和粒徑的石英砂和河砂組分條件下,天然石膏和脫硫石膏的流化聚團(tuán)尺寸要比沒(méi)有添加組分的天然石膏和脫硫石膏單獨(dú)流