CaO对CaSO4氧载体化学链燃烧中硫释放的抑制机理

基本信息
批准号:51306084
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:郑敏
学科分类:
依托单位:昆明理工大学
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王开军,李孔斋,黄峻伟,黄梅,原天龙,伍祥超,杨濮亦
关键词:
硫释放氧载体失活CaSO4氧载体化学链燃烧固硫
结项摘要

As an innovative combustion, Chemical-looping combustion (CLC) has been suggested among the best alternatives to achieve an increase in combustion efficiency simultaneously with low energy penalty for inherent CO2 capture. The research on CLC with CaSO4 oxygen carrier is just in an exploratory stage. The sulfur loss during both the CaSO4 reduction and CaS oxidization leads to the deactivation of CaSO4 oxygen carrier. To prevent the sulfur loss, the additive of CaO was introduced to CaSO4 oxygen carrier in fuel reactor for CLC. The utilization of CaO additive does not bring new materials and new reactions. CaO additive is supposed to react with gas sulfides in the fuel reactor. Then the sulfidation products are expected to be oxidized to CaSO4 in the air reactor, and can be used as oxygen carrier later. The paths of sulfur release from both CaSO4 and CaS, the transformation between the gas sulfides, both the component distributions and the textures of the granules of the oxygen carriers and CaO additive as a function of reaction time, the mechanism of sulfur retention by CaO additive for different gas sulfides, the mechanism of competitive absorptions between gas sulfides and CO2 by CaO additive will be discussed. And the activity,the mechanical strength and the performance of the mixed oxygen carrier of CaSO4-CaO during multicycle tests will be obtained, which would be useful for further research.

CaSO4作为氧载体的化学链燃烧技术目前处于初步探索阶段。本项目针对氧载体的硫释放失活问题,提出了在CaSO4氧载体中添加CaO颗粒的方法,旨在抑制气体硫化物的释放和维持氧载体载氧功能。拟以煤气为燃料、CaSO4为氧载体,对CaO添加剂在化学链燃烧中的固硫机理展开研究,重点揭示氧载体中硫元素的释放途径与规律,气体硫化物之间的相互转换关系,氧载体颗粒和CaO添加剂颗粒成分分布以及颗粒织构时间的演化过程,CaO添加剂在CaSO4氧载体还原反应阶段和再生反应阶段对不同气态硫化物的固化机理以及固硫和固化CO2竞争反应机理,并获得复合氧载体(CaSO4-CaO)反应活性、机械强度、持续循环能力等性能评估数据,为今后的进一步研究提供理论基础和实验数据。

项目摘要

化学链燃烧是一种很有前景的控制温室气体方法。由于CaSO4氧载体具有较高的载氧能力和低廉的价格,将其应用于化学链燃烧的氧载体具有非常广泛的前景。本项目针对CaSO4氧载体使用过程中存在硫释放失活问题,提出了在CaSO4氧载体中添加CaO颗粒的方法,旨在抑制气体硫化物的释放和维持氧载体载氧功能。首先,深入开展复合氧载体CaSO4-CaO还原反应过程中硫元素迁移的热力学分析,获得了CaSO4氧载体中的硫元素释放,气相硫化物之间相互转化和CaO添加剂吸收固化不同气态硫化物的反应机理,获得了当有SO2和COS释放时,CaS和CaSO4以及CaO稳定存在的区域。第二,开展CaO添加剂在CaSO4还原反应过程及CaS氧化再生过程中的固硫机理研究,通过改变复合氧载体制备方法、反应温度、反应时间、CaO/CaSO4摩尔配比、CO浓度、O2浓度和CaO/CaS摩尔配比,考察气体硫化物的释放、CO2生成和固体产物分布,获得较优CaSO4-CaO氧载体颗粒的制备,获得CaSO4氧化还原反应过程和CaS氧化过程中硫的释放途径和规律,获得CaO加入对硫释放的抑制机理。在还原气氛下,添加CaO,不仅有利于CO2生成,还能吸收固化SO2和COS(借助XRD和XRF分析);虽然SO2不容易被CaO吸收固化,但是当反应气氛中有CO时,SO2会进一步转化成容易被CaO吸收固化的COS,从而被CaO固化成CaS。在氧化气氛下,由于O2的存在,SO2会被吸收固化成CaSO4。第三,开展基于CaSO4-CaO氧载体的化学链燃烧循环反应性能研究,通过改变复合氧载体制备方法、CaO/CaSO4摩尔配比、CO浓度,并引入环境因子以评估燃烧效率与气体污染物释放的关系,从而评估CaO的加载对CaSO4氧载体整体性能的影响效用。本课题通过以上三个层次的分析,揭示了CaSO4中的硫元素释放、气体硫化物之间的相互转化机理、CaSO4-CaO的还原反应机理和CaS-CaO的氧化反应机理,这些对于化学链燃烧脱硫、煤燃烧脱硫及煤气化脱硫等方面有着很强的借鉴意义。并获得如下主要结论:CaO的加入在抑制气体硫化物释放的同时有利于CO2生成,增强了CaSO4氧载体的反应耐久性。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

农超对接模式中利益分配问题研究

农超对接模式中利益分配问题研究

DOI:10.16517/j.cnki.cn12-1034/f.2015.03.030
发表时间:2015
3

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019
4

物联网中区块链技术的应用与挑战

物联网中区块链技术的应用与挑战

DOI:10.3969/j.issn.0255-8297.2020.01.002
发表时间:2020
5

生物炭用量对东北黑土理化性质和溶解有机质特性的影响

生物炭用量对东北黑土理化性质和溶解有机质特性的影响

DOI:10.19336/j.cnki.trtb.2020112601
发表时间:2021

郑敏的其他基金

批准号:51708326
批准年份:2017
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51866003
批准年份:2018
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:30471565
批准年份:2004
资助金额:21.00
项目类别:面上项目
批准号:81200556
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81470851
批准年份:2014
资助金额:73.00
项目类别:面上项目
批准号:81171948
批准年份:2011
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:11101449
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31100985
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21201159
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81072143
批准年份:2010
资助金额:10.00
项目类别:面上项目
批准号:30900079
批准年份:2009
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81460212
批准年份:2014
资助金额:47.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81371741
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81872434
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:31360601
批准年份:2013
资助金额:50.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81071767
批准年份:2010
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:30771945
批准年份:2007
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:51873023
批准年份:2018
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:81630082
批准年份:2016
资助金额:278.00
项目类别:重点项目
批准号:71571197
批准年份:2015
资助金额:48.70
项目类别:面上项目
批准号:81672863
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:31600987
批准年份:2016
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31560707
批准年份:2015
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31100995
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81171497
批准年份:2011
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:81272679
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:81372275
批准年份:2013
资助金额:73.00
项目类别:面上项目
批准号:61179056
批准年份:2011
资助金额:35.00
项目类别:联合基金项目
批准号:81871646
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

CaSO4载氧颗粒/固体燃料化学链燃烧过程氧传递机理研究

批准号:20876079
批准年份:2008
负责人:郭庆杰
学科分类:B0803
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
2

化学链燃烧技术中新型氧载体的机理研究

批准号:50676038
批准年份:2006
负责人:郑瑛
学科分类:E0603
资助金额:27.00
项目类别:面上项目
3

蓄热功能化氧载体构筑及其在化学链燃烧中的氧传递机理与吸放热特性

批准号:51174105
批准年份:2011
负责人:王华
学科分类:E0410
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
4

六铝酸盐氧载体甲烷化学链燃烧过程研究

批准号:21406225
批准年份:2014
负责人:田鸣
学科分类:B0807
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目