基于鼓泡流化床-輸運床耦合反應(yīng)器的連續(xù)脫碳-吸收劑再生熱態(tài)試驗研究.pdf

1、應(yīng)對全球變暖，CO2減排問題是近十年來國際社會的一個關(guān)注熱點。燃煤電站作為我國最主要的電力供應(yīng)者的同時，也是最大的碳排放源，大力發(fā)展與其相適應(yīng)的碳減排技術(shù)勢在必行。燃燒后捕集技術(shù)由于設(shè)備組件開發(fā)、替換和升級基本不影響電廠自身運行，可直接對現(xiàn)有電廠加以改造迅速投產(chǎn)，是一種可在短期內(nèi)大幅降低電廠CO2排放量的技術(shù)方案。在眾多的燃燒后捕集技術(shù)路線中，堿金屬基固體吸收劑脫除CO2的技術(shù)以其與現(xiàn)有燃煤電廠兼容性好、吸收劑循環(huán)利用效率高、對設(shè)備無腐

2、蝕、無二次污染等優(yōu)點成為當(dāng)前的研究熱點之一并得到了長足的發(fā)展。但是目前基于該技術(shù)的各類連續(xù)脫碳-吸收劑再生反應(yīng)裝置及脫碳系統(tǒng)的設(shè)計仍不理想，一定程度上限制了堿金屬基脫碳技術(shù)的商業(yè)化進程。
　　針對該問題，本文自行設(shè)計并搭建了一種基于鼓泡床-輸運床耦合反應(yīng)器的新型連續(xù)循環(huán)脫碳實驗系統(tǒng)，并在該系統(tǒng)上開展了基于鉀基吸收劑連續(xù)脫碳-吸收劑再生熱態(tài)實驗的研究，具體研究內(nèi)容和主要成果如下:
　　自行設(shè)計并搭建了基于鼓泡流化床-輸運床耦合

3、反應(yīng)器的新型連續(xù)循環(huán)脫碳實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)可對物料循環(huán)量和氣固接觸時間實現(xiàn)獨立、方便、靈活的調(diào)節(jié)，針對性地提高系統(tǒng)脫碳效率和吸收劑的利用率。
　　探討了該系統(tǒng)固體物料的循環(huán)特性，重點考察了碳酸化反應(yīng)器的中心風(fēng)量、鼓泡段流化數(shù)、鼓泡段靜止床高對物料輸送量的影響規(guī)律以及松動風(fēng)、返料風(fēng)、鼓泡段靜止床高對U型閥返料量的影響規(guī)律。實驗結(jié)果表明鼓泡段靜止床高和中心風(fēng)量均對物料輸送量有較大影響，輸送量隨鼓泡段靜止床高和中心風(fēng)量的增加而增加，但中心

4、風(fēng)量增大到一定程度后，物料輸送量的增加逐漸趨緩;而鼓泡段流化數(shù)對物料輸送量的影響較小;另外，在對U型閥返料特性進行研究時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)U型閥返料室處于正常流化狀態(tài)時，返料量對返料風(fēng)的變化并不敏感，而松動風(fēng)對返料量的影響極大，返料量隨松動風(fēng)的增大而呈線性增加，因此在對返料量進行調(diào)節(jié)時，可將松動風(fēng)作為主要調(diào)節(jié)手段。
　　基于KAl30吸收劑研究了反應(yīng)條件對脫碳效率。系統(tǒng)連續(xù)脫碳特性的影響規(guī)律，考察了物料循環(huán)量、碳酸化反應(yīng)器鼓泡段靜止床高、碳

5、酸化反應(yīng)溫度、再生反應(yīng)溫度以及水蒸氣濃度對系統(tǒng)脫碳效率的影響。實驗結(jié)果表明系統(tǒng)碳脫碳效率隨吸收劑循環(huán)量及靜止床高的增加而增加，當(dāng)物料循環(huán)量及床高增加到一定程度，進一步增加床高或物料循環(huán)量，系統(tǒng)脫碳效率基本不變;當(dāng)碳酸化反應(yīng)溫度在60～100℃的區(qū)間內(nèi)變化時，系統(tǒng)脫碳效率受溫度影響較小，表明KAl30吸收劑的碳酸化反應(yīng)溫度區(qū)間在該連續(xù)脫碳系統(tǒng)中得到一定程度的拓寬;提高再生溫度可增加系統(tǒng)脫碳效率，但隨溫度的提高，系統(tǒng)脫碳效率的增加趨勢趨緩，

6、分析認(rèn)為可以適當(dāng)延長再生反應(yīng)器中固體物料的停留時間以降低再生所需操作溫度;水蒸氣濃度對脫碳效率有較大影響，可通過適量增大水蒸氣濃度進一步提高系統(tǒng)脫碳效率。
　　最后，在對操作參數(shù)進行優(yōu)化的基礎(chǔ)上進行24小時連續(xù)脫碳-吸收劑再生實驗，連續(xù)運行期間系統(tǒng)脫碳效率維持在80％以上并保持了良好的穩(wěn)定性。24小時連續(xù)運行過程中，吸收劑的平均粒徑從0.3 mm降低到0.275 mm，粒徑分布隨時間的變化曲線顯示了吸收劑的磨損主要發(fā)生在反應(yīng)初期，