石灰石顆粒磨損特性與機(jī)制研究.pdf

1、石灰石顆粒磨損特性與機(jī)制研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：錢(qián)超然指導(dǎo)教師：張力教授專(zhuān)業(yè)：動(dòng)力工程及工程熱物理學(xué)科門(mén)類(lèi)：工學(xué)重慶大學(xué)動(dòng)力工程學(xué)院二O一三年五月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要當(dāng)今能源形勢(shì)日趨嚴(yán)峻，碳排放量居高不下，隨之產(chǎn)生的溫室效應(yīng)和環(huán)境污染等問(wèn)題成為全球的熱點(diǎn)。煅燒碳酸化反應(yīng)法是一種有效的鈣基吸收劑捕集CO2的方法。它具有反應(yīng)可循環(huán)、成本低廉等優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越受到廣泛重視。石灰石以其儲(chǔ)量豐富、有效可靠、高性?xún)r(jià)比

2、和操作方便等優(yōu)點(diǎn)成為常用的鈣基吸附劑之一。在CO2捕集的流化床系統(tǒng)中，會(huì)發(fā)生顆粒與顆粒、顆粒與壁面之間的碰撞磨損作用，改變顆粒的粒徑分布與組成，進(jìn)而影響床層的流化狀態(tài)和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。通過(guò)研究石灰石顆粒在床層中的磨損情況，研究其磨損特性和機(jī)制，建立起合理的數(shù)學(xué)模型來(lái)描述和預(yù)測(cè)石灰石的磨損狀態(tài)，對(duì)于研究吸收劑循環(huán)反應(yīng)穩(wěn)定性、提高吸收劑的吸收效率、減少運(yùn)行成本以及CO2減排技術(shù)的推廣等方面有重要意義。本文采用渝北天然石灰石顆粒作為原料，在自行

3、搭建的流化床系統(tǒng)和顆粒碰撞系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上開(kāi)展了吸收劑顆粒磨損的實(shí)驗(yàn)研究。按照機(jī)械磨損、熱磨損和化學(xué)磨損三個(gè)不同作用機(jī)制，對(duì)石灰石顆粒的磨損特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。在機(jī)械磨損中，研究了顆粒與壁面的碰撞作用，研究了碰撞速度、碰撞角度、碰撞次數(shù)等因素對(duì)顆粒碰撞后粒徑分布情況的影響規(guī)律；同時(shí)還研究了顆粒初始粒徑、流化風(fēng)速、磨損時(shí)間等因素對(duì)顆粒磨損的影響規(guī)律，建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。在熱力磨損中，主要探討了床層溫度對(duì)顆粒磨損的影響規(guī)律。在化學(xué)磨損中，結(jié)

4、合吸收劑熱重實(shí)驗(yàn)研究，分析了吸收劑化學(xué)分解作用的影響規(guī)律。結(jié)合電子顯微鏡拍攝的顆粒微觀圖像，對(duì)石灰石顆粒磨損機(jī)理進(jìn)行了探討。研究表明，天然石灰石衰減率隨碰撞速度增大而降低；顆粒碰撞角度從0～65范圍內(nèi)變化衰減率呈現(xiàn)以30和45兩個(gè)分界點(diǎn)的“凹”型趨勢(shì)；碰撞產(chǎn)生細(xì)粉累積質(zhì)量分?jǐn)?shù)、衰減率與碰撞次數(shù)皆呈線性增長(zhǎng)關(guān)系；石灰石顆粒的初始粒徑越小，表面磨損越大，大顆粒磨損中破碎占主導(dǎo)作用；石灰石顆粒在流化床中磨損效果隨時(shí)間增長(zhǎng)不均勻；細(xì)粉累計(jì)質(zhì)量分

5、數(shù)與時(shí)間的關(guān)系為衰減指數(shù)型增長(zhǎng)關(guān)系；高溫條件下，初始粒徑越大，其磨損效果越強(qiáng)；隨氣速增大，磨損逐漸增大；500℃和750℃為兩個(gè)溫度界點(diǎn)；高溫條件下顆粒形成階梯型表面和紋理型表面兩種顆粒斷面；熱分析儀中石灰石顆粒煅燒產(chǎn)生較多紋理性顆粒，產(chǎn)生特殊的平行裂縫。本文的研究豐富了石灰石顆粒磨損特性和機(jī)理的研究成果，推進(jìn)了鈣基吸收劑在流化床中磨損趨勢(shì)的深入研究，在一定程度上為鈣基吸收劑在流化床中利用提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和理論依據(jù)。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：石灰石顆