《O2/CO2氣氛下CFB爐內脫硫飛灰的沉積機理及模型》是依託哈爾濱工業大學，由王輝擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：O2/CO2氣氛下CFB爐內脫硫飛灰的沉積機理及模型
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王輝
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對O2/CO2富氧燃燒循環流化床採用爐內石灰石脫硫時鍋爐尾部受熱面因飛灰碳酸化等反應而產生沉積的問題，以流化床內石灰石脫硫時燃煤灰樣在尾部受熱面上的沉積機理為研究對象，採用實驗研究和機理分析的方法，首先製備O2/CO2氣氛下流化床爐內石灰石脫硫時依直接硫化和兩段式硫化機理而生成的脫硫飛灰，置於飛灰沉積特性試驗台上與配氣系統模擬的煙氣進行飛灰沉積實驗，研究不同條件下鹼金屬氧化物、礦物質成分及CO2、H2O等因素引起飛灰沉積的機理，進而將製備飛灰時富氧燃燒的運行條件與飛灰沉積物的定量分析相結合，建立飛灰沉積模型對沉積物進行預測。項目預期將揭示O2/CO2富氧燃燒狀態下脫硫飛灰的沉積機理和規律，並建立可描述飛灰沉積行為的沉積模型。項目的研究成果對流化床富氧燃燒技術克服尾部受熱面因碳酸化等反應導致飛灰沉積的問題而實現大規模套用具有重要意義。
結題摘要
循環流化床富氧燃燒技術可通過控制循環灰量穩定爐膛溫度從而使用更高濃度的富氧，因而是一個很有前途的CO2捕集技術。但在爐內噴鈣脫硫的情況下，會導致尾部受熱面上的飛灰沉積嚴重。本研究針對尾部受熱面上飛灰沉積的特點及機理，首先選取晉城無煙煤和朔州煙煤，在小型流化床試驗台上比較了空氣、21%O2/79%CO2 和30%O2/70%CO2 三種燃燒氣氛下飛灰的沉積特性，發現燃燒氣氛從21%O2/79%CO2 變化到空氣再到30%O2/70%CO2的過程中沉積率逐漸增大，並且PM10等超細顆粒對飛灰沉積有明顯影響，飛灰和沉積灰的化學組分上並沒有明顯的差異性。其次，考察了沉積初始階段內，鈣硫比、探針表面溫度（對應尾部受熱面的表面溫度）和燃燒氣氛對鈣基脫硫飛灰沉積特性的影響。發現添加石灰石脫硫對飛灰的沉積特性有明顯影響，過量的CaO確實會和煙氣中的過量CO2發生碳酸化反應，Ca/S比的增大還會增大碳酸化反應的程度，而且飛灰的沉積傾向與沉積灰中鹼金屬含量呈現一定的線性關係，除Na、K和S外，不同工況下沉積灰中元素組成的變化很小。再次，在新建的熱態飛灰沉積試驗台上，分別研究了飛灰的沉積過程，測量了沉積灰的有效熱導率、考察了探針表面溫度和煙氣流速對飛灰沉積的影響，並對飛灰碳酸化現象進行了分析，結果表明富氧燃燒下沉積灰的有效熱導率略高，煙氣流速和探針表面溫度對飛灰沉積的影響明顯，在富氧氣氛下，CaO顆粒所形成的沉積物的碳酸化反應現象明顯。最後，採用Fluent14.5商業軟體，以熱態飛灰沉積試驗台為模擬對象，對飛灰的沉積過程進行了數值模擬。研究了富氧和空氣氣氛下飛灰的沉積過程，並與前述飛灰沉積試驗結果進行了對比。通過三年的研究，共發表SCI論文3篇，另外東南大學學報英文版錄用1篇，Fuel processing Technology 雜誌返修論文1篇。獲授權國家發明專利1項及實用新型專利2項。參加國際會議3人次，國內學術會議5人次，培養博士研究生1名，碩士研究生6名。項目嚴格按照原計畫安排開展研究工作，並已達到預期目標。
