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摘要
采用自制恒温热重分析仪,研究了CFB工况下石灰石同时煅烧/硫化反应中H2O和SO2对石灰石煅烧动力学和孔结构的协同作用。煅烧环境中的H2O能够促进石灰石的分解,但SO2会减慢石灰石分解速度,且测试发现SO2使煅烧后颗粒的孔容积下降,分解反应的效率因子减小。基于此提出SO2减缓煅烧反应的机理:高温下,石灰石颗粒外层首先分解并生成多孔CaO层,其中的孔隙作为内部CaCO3分解产生CO2的外扩散通道,当煅烧气氛中含有SO2时,颗粒的CaO层与SO2反应生成CaSO4,堵塞了CaO中的孔隙,增加了CO2扩散的阻力,从而减缓了其分解速度。当石灰石在含有15%H2O和0.3%SO2的环境中分解时,其分解速度比不含二者的环境下快,而比含15%H2O但不含SO2的环境下慢,说明H2O和SO2对改变石灰石分解的速度有协同效应,但15%H2O的作用比0.3%SO2的作用更大。对效率因子的计算表明,该现象可能由于石灰石煅烧反应的速度控制步骤中本征反应速度的影响比扩散阻力的作用更大,而H2O能够直接加速煅烧反应的本征速度。温度、粒径等均能够影响石灰石同时煅烧/硫化反应的中的煅烧速度。H2O还能够促进CaO的烧结,并且H2O和SO2在降低石灰石煅烧产物的孔面积和孔容积上具有叠加效应。
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