化学链燃烧中CaSO4载氧体的硫化物生成分析.pdfVIP

中国工程热物理学会 燃烧学 学术会议论文 编号：084248 化学链燃烧中CaSO 载氧体的 4 硫化物生成分析 张 璐 郑 瑛 冯志翔 郑楚光 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室 430074 联系电话：027 e-mail: zhengying@mail.hust.edu.cn 摘要：CaSO 是一种化学链燃烧的新型氧载体，但是CaSO 使用过程中SO 、H S的控制是必须考虑的 4 4 2 2 问题。以CaSO4作为氧载体在四种不同燃气组成下通过热力学模拟计算研究了硫化物的生成变化，结 果表明：在CaSO 过量时，温度低于750ºC时，气态硫化物主要为H S，固态燃烧产物为CaS和CaCO ； 4 2 3 温度高于800ºC后，随温度升高SO2大幅度增加，固态燃烧产物中出现CaO，且呈线性递增。压力对SO2 的生成影响较小，而对H S的生成影响较大。从热力学角度，生成硫化物最少的温度范围为750~800ºC 。 2 关键词：化学链燃烧，氧载体，CaSO4 ，热力学模拟 0 前言 随着温室效应对环境影响的加剧，CO 越来越受到是世人的瞩目，CO 减排技术的发 2 2 展也迫在眉睫。化学链燃烧是一种新型的燃烧方式，具有较高的能源利用效率而且无 NOX污染物的排放，同时解决能源与环境两方面的问题。 化学链燃烧技术是在 1983 年由 Richter 首次提出, 化学链燃烧包括两个串联的反应 器：燃料反应器和空气反应器。 燃料反应器：燃料+MeO （金属氧化物）+△H →Me+CO +H O Red 2 2 空气反应器：Me+0.5O2→MeO+△HOx 化学链燃烧方式打破了传统的燃烧模式，燃料与氧不直接接触，而是通过氧载体中 的氧原子来完成燃料的燃烧，是一种无火焰燃烧方式。由于燃料不与空气直接接触，这 样空气侧没有燃料型 NOX 产生，并且，由于无火焰的气—固反应温度远低于常规燃烧 温度，因此可控制热力型 NO 产生。而且，反应气态产物只有 CO 和 H O，没有N 的 X 2 2 2 稀释可以获得高浓度的 CO2 ，所以不需要消耗额外的能量，只需通过常规装置进行冷凝 就可以回收利用 CO2 。这样就大大增加了能源利用效率。 本文以 CaSO 为氧载体，H 、CO、CO 、H O、CH 等的混合气为燃料，利用化学 4 2 2 2 4 热力学计算软件 FACT 2.1 进行热力学计算，分析硫化物在不同温度、压力，燃料组成 上的生成变化。 1.计算方法及结果 1.1 计算依据及数据 计算共分为四个方案，主要为了考察同一种氧载体在不同燃料气中的反应特性，通 过向燃料气中分别增加 CO 、H O 等，分析对计算结果有何影响。 2 2 CaSO4