不同气氛下高温固硫产物硫酸钙和硫化钙相互转化机理研究

针对两段脱硫过程中固硫反应中间产物CaS的生成、氧化反应机理和最终固硫产物CaSO4的分解反应机理，本文通过大量理论分析和机理研究对其反应机理进行了深入系统的研究，另外利用W型火焰煤粉炉进行了分级配风两段喷钙脱硫的工业性试验。 本文首先对不同粒度的CaSO4在不同氧化性、惰性和还原性气氛下的分解反应机理进行了研究，针对CaSO4的分解反应动力学进行了深入的研究，另外着重利用亚甲基蓝分光光度法和CaSO4分解反应同时生成CaS、CaO的模型相结合深入研究了不同浓度CO气氛下CaSO4的分解反应机理。对于不同浓度CO气氛下CaSO4的还原分解反应类型和分解反应最终产物中CaS的含量从实验和模型两个角度进行了深入的研究。 随后利用FACT热力计算软件对不同反应温度下CaO—SO2—CO系统生成CaS的可能性进行了计算。然后利用管式炉石英管反应系统、罗斯蒙特烟气分析仪和亚甲基蓝分光光度法对于不同煤种在贫氧燃烧条件下的固硫反应以及反应过程中CaCO3硫化反应转化为CaS的转化率进行了深入的研究。 其次对于CaS氧化反应和CaSO4还原型分解反应的重要控制步骤—CaS和CaSO4的固一固反应进行了深入的研究，利用Freeman—Caroll法研究了不同气氛下的固—固反应动力学；另外通过动力学参数和TG曲线研究了固一固反应、CaSO4分解反应以及CaS在CO2气氛下氧化反应的优先程度问题。对于CaSO4和CaS的含量对于固—固反应速率的影响也进行了深入的研究。 然后对于不同温度和不同浓度氧气下的CaS氧化反应，不同温度下CaS氧化反应的反应路径和控制步骤进行了深入的阐述并利用红外定量分析技术研究了不同温度和O2浓度对于SO2析出的影响。结合亚甲基蓝分光光度法对最终产物中CaS的定量检测，系统研究了不同温度和O2浓度下最终反应产物的物相组成以及不同形态硫分在气固两相中的分布。另外利用未反应收缩核模型研究了700℃—900℃温度区间CaS氧化反应的化学反应速率常数和扩散系数。 利用固硫中间产物CaS和最终产物CaSO4在不同温度和气氛条件下所呈现出的不同反应特性，通过控制煤粉炉内不同气氛及温度条件，创造性的提出了分级配风两段喷钙脱硫技术，研究发现分级喷钙脱硫技术对于提高煤粉炉的燃烧脱硫效率发挥了重要的作用。在Ca／S为2的情况下分级喷钙的脱硫率可达41.2％，在Ca／S为3的情况下分级喷钙的脱硫率可达71.2％。 最后深入阐述了CaS在CO2气氛下的反应机理，研究了不同的反应温度对CaS在CO2气氛下的反应类型以及温度和CO2浓度对于GaS氧化反应的影响。另外通过研究GaS在O2／CO2气氛下的氧化反应阐述了CaS在O2和CO2气氛中氧化反应的反应速率问题。