O_2_CO_2气氛下石灰石煅烧及烧结特性研究



卷第








热 物 理




,

,



气氛下 石 灰 石 缎烧 及 烧 结 特性研 究
刘现卓 赵长遂 陈传敏 梁 财 庞克亮
东南 大 学洁 净煤发 电及 燃 烧 技 术 教 育部重 点 实验 室 摘
,

热 能工 程 研 究所


,

江苏

南京

的孔 隙 率 和 比 要 本 文研 究 了在 气氛 下石 灰 石 的锻 烧 和 烧结特性 结果 表 明 空 气 气氛 下 锻 烧所得 具 有 更大 的最 可 几孔径 石 灰 石 在 气 氛 下 锻 烧所得 气氛下 气氛下 的大 但 表面积 均较 锻烧 时 的产物 具 有最 大 的 比孔 容 积和 比表面 积 且 石灰 石 锻 烧产物 的 比孔容积 和 比表面 积 均 随气 氛 中 浓 度 的增加而 下 降 在低 浓 度下下 降较 为 迅 速 而 在高 浓 度 下下 降逐 渐 趋 于 平 缓 在 延 长相 同烧结 时 间 的 情 况
,
, ,

,

,



,

气氛 下

孔 结 构 受 烧 结 影 响 的程 度 要 比空 气气 氛下 轻微
石灰石



关健 词 中图分 类号

气氛

锻烧

烧结

文献 标识 码

孔结构 文 章编 号







,













,







抬亡 理
,

亡 万

,

赵沙

乡刀







,



主 五。

,


,

,

,

?

目 叮


,

气 氛 下 石 灰 石 锻烧 及 烧结特 性 的 研 究 还 未见 报道
石 灰 石 首先 分 解 生 成

在 炉 内喷 钙 脱 硫 过 程 中
活性
,

本 文 的主 要 目 的 就 是 研究 烧 和 烧 结 特性


气氛 下 石 灰 石 锻

再与

发生硫化反应生成
,

石 灰 石 的锻烧 和 烧 结特 性 在 很 大 程 度 上 影

实验 样 品及 仪 器
所 用 石 灰 石 粉 为 南京 孟 墓 石 粉 厂 所 产
下 关 发 电 厂 炉 内喷 钙脱硫 所 用



响炉 内喷 钙 的 脱硫效 率 和钙 利用 率 因 此 研 究 石 灰
,

石 的 锻烧 特性
,

,

从 而 有 目 的地对 其 锻 烧 工 况 进 行 控
,

供 南京


,

制 就 显 得 至 关 重 要 石 灰石 在 分 解 过 程 中 其产 物
也 同 时经 历 着烧结

其 平 均粒 径 为


不 同工 况 下 石 灰 石 锻 烧 产
,


其主 要 成 分 为

















之所 以 具 有 不 同 的孔 结 构特性 正 是 由于 经
,

历 了不 同 的烧结 过 程 所 致 因此 对 石灰 石 锻 烧 和 烧

采用

一 型 差 热 天 平 进 行 石 灰 石 的锻 烧 和 烧

结 特性 的研 究
于 纯 氧 燃烧


,

广 为人们 注 意

‘一



这 些 研 究也都
,

结实验

,

利用

型 氮气 吸 附仪 测 定 石 灰 的 孔 结构特性
,

是 基 于 常规 燃 烧气 氛 下 石 灰 石 缎烧 分 解 反 应 的



石 锻烧 产 物



型扫电

循 环 的 新 型 燃烧 方 式


,

子 显 微镜


对 硫 化 后 的 石 灰 石颗 粒进 行 表 观 形

序 收 稿 日期 帷订 日期 基金项 目 国 家 重 点基 础 研 究专项经 费基 金 资助 项 目 一 男 辽 宁建 昌人 工 程师 作者简介 刘现 卓
,
,

,

,

博士 后

,

主要 从 事 洁净煤燃 烧 与 发 电技术 的研 究

? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.

http://www.cnki.net





热 物









貌 分析

浓度 对
孔 结构 的 影 响

气氛 下 石 灰 石 蛾 烧 产 物
气氛


实验结 果 和 分 析
温 度对



示出


下 孟 墓石 灰 石
,

气 氛下 石 灰 石 缎 烧 产 物 孔 结

锻 烧产物
,

的 比 孔 容积 和 比表 面积 与气 氛 中

构 的影 响 参照 定
石锻烧产 物

浓 度 的 关 系 曲线

由图
,

可见

随 着 气氛 中
,



燃烧 气 氛 下 烟 气 中成 分
的 气氛


,

首 先选

度 的增 加 锻 烧所得


的 比 孔 容 积 和 比 表 面积 均
, ,

,

对 不 同温 度 下 孟 墓 石 灰


比表面 积
,

比 孔 容积 及 孔 径 分 布进 比孔

行 了测 定

同 时对 空 气 气 氛 下 锻 烧 产 物 孔 结 构 特 性
以 作对 比


进行 了测 定

两 种 气 氛 下 缎烧

容积 和 比表 面 积 与锻 烧 温 度 的关 系 如 图
日 任 妇 彩 韶 神 智
,

所示

有不 同程度 的下 降 开 始 时 两 者 下 降 较 为 迅 速 之 后 逐 渐 趋 于 平 缓 如 前 所述 在 一 定 的温 度 下 随 浓 度 的 增 加 石 灰 石 完 全 锻烧 所 需要 的 气氛 中 浓 度 的 增加锻烧产物 时 间增长 这 就 导 致 了 随 的烧 结 时 间 延 长 而 且 有 研 究 证 明 【 、 气
, , ,

氛 中一 定 浓 度 的




的烧 结 具 有 一 定 的 促 的孔 而 在高 浓度

匡丛 遍 决

。一




玉 日 粥 旧 彩 渭



进 作用 这 两 方面 的 因 素 导 致 了缎 烧 产 物


,

一一


隙 率 和 比表 面积 随

浓 度 的增加 而 减 小
,

仁 少

认心 认

山即 即



、 日

” , 勺






浓 度 下 锻烧产物

,

的孔 隙率 和 比 表面积 随


浓 度 的增加 逐 渐 趋 于 平 缓 这说 明 高

在 一 定程 度上 对
国 五 已 日 常 彩 钟
,
} 八

的烧 结有 抑 制作 用
,} ‘

温度




温度





比孔 容积

比表 面 积 和 锻 烧温 度 的关系
,

妇 日 旧 形 彩 粤

由图 所得

,

在 相 同温度 下 空 气 气 氛 下 锻烧 的 孔 隙率 和 比 表 面 积 均 较 气氛
的大


可见

,


含盆 含童
比 表面积和 气氛中



下 锻 烧 所得 长 得多
,

这是 因为高
,

浓度 气 氛

比孔容积


石 灰 石 完 全 分 解所 需要 的时 间 比 空 气 气 氛 下 要

所 以烧结 时 间 长

氛 下 缎 烧所 得
气氛下 锻 烧所 得 图
,

气 的 比表 面 积 和 比 孔 容 积 小 于 空 气
的 比表 面积 和 比 孔容 积
,


这就 导 致 了

含量 的关 系

烧 结 时 间对
孔 结构 的 影 响

气氛 下 石 灰 石 缎 烧 产 物
,

还 表 明 在 空 气气氛 下 锻 烧所 得

的比
尤其

的烧 结 不 仅伴 随 于 石 灰 石 的锻 烧 过 程 中 而 且 当石 灰 石 颗粒 完全 分 解完毕 后 如 果
,


孔容积 和 比 表 面积 均 随 温 度 升 高 而 迅 速 减 小
是 在较高 温 度 下 重 所致 在 积 在温 度低 于 后
,

,

处于

这 是 由 于 在 高温 下 气氛 下 锻烧所 得


烧结 更严 的 比表面
,

高 温 下 其烧 结 仍 会继 续 这 种 现 象在 炉 内喷 钙 脱 二 的 硫 情 况 下 是 常见 的 本 实验 选用 气氛
, ,

时 随温 度 升 高 略 为 上 升 高 于


下 对 刚刚完成 分解 的


延 长 设定

随 温 度升 高呈 下 降趋势 在
,

孔 隙率和 温 度
,

烧 结 时 间 后 的 比 表面 积
进 行 了测 定
,

比 孔 容积 进 行 了测 定



的 关 系与 此 类 似


气 氛 下 缎烧 所得
是 由于 温

时 还 对 空 气 气 氛 下经 烧 结 后 的 以作对 比


的 比 表 面 积 和 比 孔 容 积 存在 一 个 最 大 值
,

的 孔 结 构特 性

二 气 氛 下石 灰 石 分 时 度低 于 反 应 活 性较 差 从 而 影 响 到产 物 孔 结构 的生 解 成 结 果 为 比 表面 积 等 偏 小 而 当温 度高 于 比 表面 积 等 时 由于 高温烧 结趋 于 严 重 致 使 随温 度升 高而 减 小
, , ,


所 延 长 的烧 结 时 间分 别选

定为











实验结 果 如 图



五 已 岸 彩 钟 飞 妙

山 ,






下 对 孟 墓 石 灰 石 进 行 锻烧
,

示 空气 气 氛 下锻烧 产物 入之可




,

结果显 的孔径 主 要 分布在 气氛 下 锻 烧 产
, ,

物 的 孔径 则 分 布在
围差别很 大

人 之 间 两 者 孔径 分 布 范


我从幻 幻

舫 式

妇 日 旧 邢 彩 智


,

七 ,

衣比 目

烧 结时 间

烧结 时间


由此 可 以 得 出

气氛



,

烧 结 时间 与 比 孔容积
,

比 表面 积 的关 系

下锻烧 产 物

具 有 更 大 的最 可 几 孔 径

由图可 见 随 烧结 时 间 延 长



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刘现 卓 等

气氛下石 灰 石 缎烧 及 烧 结 特 性 研 究

氛 下和 空 气气 氛 下 烧 结 后
呈 下 降趋势


孔 隙 率和 比 表 面积 均 且 在 延 长 相 同 时 间 的烧 结 后 空 气气
,

隙 率和 比 表 面 积 均较
的大 但
,

气氛 下 锻烧所 得
具 有更 大 的 左 右 温 度 比 较有

气氛 下 锻烧所 得


氛下 烧结 的

的这 两 种孔 结构参数 下 降 的 幅 度 比

最 可 几孔 径

气 氛下烧 结 的 由于 在 空 气 气 氛 下 锻 烧 所 得 气氛下锻烧 所得

要大



气氛 下
具 有 比在 大得多 的
比在
,

,

具 有最 大 的 比 表面 积 和 比 孔 容 积 对 于 在 利于 空 气气氛 下 锻烧所得 的 比 孔 容 积和 比 表 面 积 均 随温 度 升 高 而 迅 速 减小
,

初 始 比表面积

,

因而 在 空 气 气 氛 下
,

在较高 温 度 下 减 小 速 率 更
的比 浓

气氛 下 具 有快 得 多 的烧 结 速 率 导 这 样 在 延 长 相 同时 间 的 程 度 更严 重 致 其烧结
烧 结 后 在 空 气气氛 下 要 比在 学 的理 论
, ,





气氛 下 石 灰 石 锻烧产 物
孔 容 积 和 比表 面积 均 随 着气 氛 中
下 降 在低
, ,

孔结构 参 数 的变化幅度 气氛 下 大



浓度 的增 加 而

这 可 从 固体 烧 结
,

浓 度 下 下 降较 为迅 速 在 高


动 力学 理 论 获 得 进 一 步 的 解 释

根 据 固 体 烧 结动 力

度 下 下 降 逐 渐趋 于 平 缓
况下
,

在 延 长 相 同烧结 时 间 的情
孔结构受烧 结 影 响 的程
这 说 明高


烧 结 是 一 个 自发 且 不 可 逆 的过 程
,

系统

气氛 下


表 面 能 降低 是 推 动 烧 结进行 的 基 本 动力
比 表 面积 越 大
,

粉体颗粒


度要 比 空 气 气 氛 下 轻 微 程度 上 对 析 结果 显 示
, ,

浓 度在一 定

具 有 的 表 面 能 也 就越 高


根据最 小
, ,

的 烧 结有抑制 作 用

能 量原 理 它 将 自发 地 向最 低 能 量 状 态 变 化 并 伴 随

石 灰 石 锻烧 产 物
,

的可 视 化扫描 电镜 分
呈现


使系统 的 表 面 能减 少


这 是 脱硫 剂 比表 面 积 越 大


两 种 气氛 下 石 灰 石 锻烧所 得

其烧结程 度 越严 重 的原 因 表明
,

出 多孔结构 孔隙 分 布 均 匀 互 相 连 通 但在
,

在 延 长 相 同烧 结 时 间 的情 况 下 气氛 下


气氛 下

的 孔径 和 晶粒 明 显 大 于 在 空 气气氛 下 文
,

孔 结构 受 烧结 影 响 的程

度 要 比 空 气 气氛 下 轻微 是 由于 在 气 氛 下 石 灰 石 完 全 分 解 时 间长
,


经 历 了更严 重
也就
比空


, ,

的烧 结 是说
,

,

系统 的 表 面 能 已 经 处 于 更 低 的状 态


气氛下 锻 烧所 得 的


,
,



气 气氛 下 所 得 的
状态

处 于 一 种 系统 表 面能 更 稳定 的
可视化


,



,




,

气氛 下 石 灰 石 缎 烧 产 物
扫描 电镜 分 析 图




,

上 两 图分 别 为石 灰 石 在 空 气 气 氛 和

【」





,

,

,

,

气氛 下
,

,

时锻烧产物
,


颗粒

表 观 形 貌 在两 种 气 氛 下石灰 石 锻烧所得
气氛 下 锻 烧所 得 的
这 与 前面 的 孔 结 构测 定结 果 一 致


均呈

,

,

,


, ,

现 出多孔 结构 孔 隙 分 布 均 匀 之 间 互 相 连 通 但在
的孔径 和 晶


,

,

粒 右 图 明显 大 于 在 空 气 气 氛 下 锻烧 所 得



【』

,

?



,

,



【』



, ,



【』

,

,



,


,





空气气氛

气氛 颗粒 表 观 形 貌



锻烧 产 物

【』

,

,

,










相 同工 况 下 空 气气 氛下 锻烧 所得
,

的孔

,

,



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