论文摘要
CO2的大量排放是引起全球气候变暖的最重要的因素。富氧燃烧技术是一种可大规模捕获CO2的洁净煤发电技术，其获得的高浓度的CO2经简单处理后即可进行地质埋存或利用，是一项非常具有应用前景的CO2捕获技术，研究富氧燃烧条件下无机组分的迁移转化规律对预测富氧锅炉的灰沉积特性具有十分重要的意义。本文选取了小龙潭高钙飞灰作为研究对象，通过热力学计算的方法重点分析了灰分中的主要无机元素Ca、Fe、Mg、K、Al、Si等在富氧燃烧燃后区低温段的迁移转化规律，并比较了空气燃烧条件下和富氧燃烧条件下的差异，结果发现在低温烟气中，随着温度的降低，Ca、Mg组分会逐渐发生碳酸化反应，受CO2浓度的影响，富氧燃烧气氛下该反应会更加明显，Al、Si等主要以硅酸盐的形式存在，SO2的加入会极大的促进硫酸化反应。通过热重实验的研究确定了飞灰碳酸化的反应温度区间是400~600℃，CO2和水蒸气浓度的增加均有利于碳酸化反应的进行，包括反应速率和最高转化率。采用水平管式炉实验研究了实际电场飞灰和模拟富氧燃烧灰样的碳酸化反应，实验结果证实了水蒸气和CO2浓度对碳酸化反应的促进效果，发现550℃以下的低温段，碳酸化反应主要是动力学限制的，而在650℃以上的高温段，气体的扩散阻力将会成为反应的主要限制环节。富氧燃烧气氛形成的灰样对碳酸化二次反应的影响有限，但是灰样中大量Al、Si的存在会降低碳酸化转化率，通过XRD分析确定了碳酸化反应前的CaO等物质在碳酸化反应后会转变为CaCO3。