《基於O2/CO2燃燒最佳化與吸收劑調質技術的HCl耦合控制研究》是依託華南理工大學，由唐玉婷擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於O2/CO2燃燒最佳化與吸收劑調質技術的HCl耦合控制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：唐玉婷
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
HCl的有效控制是實現城市生活垃圾（MSW）安全、潔淨、可靠運行的必要條件。相對於煙氣脫氯，燃燒脫氯技術有利於緩解受熱面腐蝕，但脫除效率仍待提高。本項目採用多種實驗表征法，輔助動力學、熱化學平衡模擬計算，結合分子能量蓄積與鍵裂重組機理探尋O2/CO2燃燒對HCl生成的抑制機制，解析混燒時MSW組分間Cl-HCl轉化的非線性耦合規律。基於燃燒介質和工況對煅燒、再碳酸化、直接/間接脫氯與燒結的促進/阻礙作用，揭示最佳化O2/CO2燃燒對HCl捕捉的促進機制；建立脫氯動力學模型，確定控速步驟；結合吸收劑表面與內部結構演化行為、活性成分催化作用及活性中心遷移特性，闡述複合調質提高脫氯性能的內在機理。基於燃燒方式創新、燃燒工況最佳化、脫氯劑調質的協同作用機理，形成垃圾燃燒脫氯的最優耦合策略。該研究工作旨在為減少MSW焚燒過程中HCl排放和腐蝕，開發和設計適用於MSW的O2/CO2燃燒鍋爐提供理論支持。
結題摘要
HCl的有效控制是實現城市生活垃圾（MSW）安全、潔淨、可靠運行的必要條件。相對於煙氣脫氯，爐內燃燒脫氯技術有利於緩解受熱面腐蝕，但脫除效率仍待提高。本項目圍繞MSW及其典型組分在O2/CO2燃燒方式下的HCl的排放規律及控制機制開展研究。首先，通過TG-FTIR實驗明確MSW六大組分在富CO2氣氛下HCl排放的貢獻大小順序；其次，獲得不同溫度、不同氧氣濃度、不同燃料組分下的HCl的排放規律，並研究調質改性前後鈣基吸附劑對O2/CO2燃燒方式下HCl的控制效果和改進途徑。結果發現：在80CO2/20O2氣氛下，當燃燒溫度由600°C上升到1000°C，石灰石對PVC和廚餘的脫氯效率分別由75.0%和4.99%上升到93.9%和16.4%。用CO2代替N2能有效降低HCl排放，O2/CO2氣氛下的脫氯效率在一定溫度下大於O2/N2氣氛下的脫氯效率，同時木屑的混合比例上升，脫氯效率有所增大。在80CO2/20O2氣氛下，鈣基吸附劑的脫氯效果高於鎂基吸附劑，且可通過鈉鹽改性提高其脫氯效果。鈉鹽改性提高吸收劑脫氯效率原因有：比孔容和比表面積提高，增加了與HCl接觸反應的機會；反應產物層疏鬆多孔，減少了擴散阻力；改性石灰的表面結構不規則，晶體規則化程度也較低，在晶體中形成點缺陷，周圍晶格畸變，使得離子擴散速度增加；煅燒時分解速度較慢，新反應面的出現速度適應反應持續進行的要求。然後，利用 Factsage軟體對MSW在O2/CO2燃燒進行模擬，獲得氯組分在不同工況下的化學組成及變化趨勢。脫氯效果排序如下：CaO＞CaCO3；15%＞10%＞5%；熱解＞空氣＞O2/CO2。CO2/O2氣氛下，O2將MSW組分中的硫元素氧化成S6+結合形成CaSO4，抑制脫氯效果，且含S較少的MSW適宜脫氯的溫度範圍較廣。最後，採用LCA法量化MSW焚燒電廠運用O2/CO2燃燒技術的環境影響，重點分析了與HCl排放有關的酸化指標，探討O2/CO2燃燒技術在固廢領域的適用性。這項工作減少可燃固廢能源化利用過程中酸性氣體排放，並有助於尋求O2/CO2燃燒技術在固廢處理領域的適用性，為拓寬碳減排技術的套用範圍提供參考。
