的氧化鎂,也可以即刻分解,直到其他反應(yīng) 鎂"搶"得化合其他酸性氣體等被"縛"為止,同時把重生的C0 2向下一反應(yīng)鏈條傳遞而不斷 進行,從這一點可以理解到碳源豐富來自于這個機制和0+02及其白云石中固態(tài)碳釋放:而 因其氫過于活潑搶先與碳進行碳氫重組,這使得水分子H 20分解后的氧富集待用,用于滿足 氧化之所需,氧耗不盡之時就被排出一一這便是不給空氣不供氧的封閉體系內(nèi),既保證充 分燃燒又剩余下來的無空氣性水基助燃燃燒學(xué)富氧機制;
[0017] 5、鎂蒸汽與水蒸汽反應(yīng)生成(Mg+2H20 = Mg(0H)2+H2)氫氧化鎂和氫氣(這種反應(yīng) 也是固碳、固硫、固硝非常重要的一種模式或中間機制,……正因為氫氧化鎂處于低溫區(qū)可 沉降,處于高溫區(qū)則又可生成氧化鎂向下一反應(yīng)鏈條一次次傳遞;唯一在低溫沉降中才與 二氧化碳反應(yīng)固化Mg0+C0 2= MgCO 3生成碳酸鎂成渣);
[0018] 6、氫氧化鎂熱分解反應(yīng)(Mg(0H)2= Mg0+H20)生成氧化鎂和水蒸汽;
[0019] 7、氧化鎂與二氧化碳反應(yīng)(Mg0+C02= MgCO 3)生成碳酸鎂(這也就是與本發(fā)明分 案的201210566497. 4發(fā)明案在2001年5月的鍋爐檢測的自動記錄儀記錄下"02,11. 9% ; C02,7. 8%;N0x,25mg/nm3……"而比照常規(guī)煙氣排放中的0)2明顯減少50%的原因,我們有 理由相信:隨著開發(fā)工作的深入,這個二氧化碳固化的環(huán)保優(yōu)勢將會得到逐步提高);
[0020] 8、碳酸鎂分解反應(yīng)(MgC03= Mg0+C02)生成氧化鎂和二氧化碳(本發(fā)明的渣篦所 處的底部低溫梯度區(qū),其中就有有效控制低溫,抑制這種碳酸鎂等再分解的用意一一逆反 應(yīng)就是固碳的碳酸鎂生成機制靈感的芻型);
[0021] 9、無空氣性水基助燃燃燒學(xué)固碳、固硫、固硝成渣的六組支撐性反應(yīng)方程:
[0022] 當(dāng)爐膛內(nèi)的碳、硫、硝酸性氣體濃度高過一定程度后,便被"擠"入中低溫區(qū)與其成 鹽機制中釋放出來的水蒸汽化合得到固化成渣的機會,便有:
[0023] (1)氧化鎂與硫酸氣體脫硫反應(yīng)(Mg0+H2S04= MgSO 4+H20)生成白色固體硫酸鎂和 水蒸汽;
[0024] (2)氫氧化鎂與硫酸氣體脫硫反應(yīng)(Mg(OH)2+H2S0 4= MgS04+2H20)生成白色固體硫 酸鎂和水蒸汽;
[0025] (3)氧化鎂與硝酸氣體脫硝反應(yīng)(Mg0+2HN03= Mg(N03)2+H20)生成白色固體硝酸 鎂和水蒸汽;
[0026] (4)氧化鎂與C02碳酸氣體反應(yīng)(Mg0+C0 2 = MgCO 3)生成白色固體碳酸鎂。
[0027] (5)氫氧化鎂與硝酸氣體脫硝反應(yīng)(Mg(0H)2+2HN0 3 = Mg(N03)2+2H2 0)生成白色固 體的硝酸鎂和水蒸汽;這正是固碳、固硫、固硝成渣的反應(yīng)生成了水(汽)才使得排煙含水 量大的主要原因,排煙只所以含水量大,決不是一些專家認為的簡單水被氣化所造成的結(jié) 果。
[0028] (6)其他與碳酸鈣相關(guān)的常規(guī)脫硫和固碳等主要的反應(yīng)式;
[0029] CaC03= Ca0+⑶2、Ca0+H20 = Ca(0H)2、Ca(OH) 2 +MgCl2= Mg(OH) 2 +CaCl2、 Ca(0H)2+C02= CaC03+H20、CaC03+H20+C02= Ca(HC03)2、Ca0+2HC1 = CaCl2+H20、Ca(0H)2+S02 =CaS03+H20〇
[0030] 二、水基助燃燃燒學(xué)熱化學(xué)方程式反應(yīng)熱力的摩爾焓計算
[0031] 在上述化學(xué)反應(yīng)式中,最主要的是弄清楚高溫爐膛內(nèi)正常燃煤(等凡有碳足跡的 能源)運行的既定溫度和壓強下的兩組熱化學(xué)方程;
[0032]
[0033] 由于式(1)中屬于置換反應(yīng),不吸熱;但式(2)式卻是大量放熱的;式(3)是氧化 反應(yīng)而大量放熱;只有式(4)是吸熱反應(yīng),稱之為C0 2能源化核心方程組。
[0034] 根據(jù)常識正反應(yīng)放熱過程,則逆反應(yīng)必定是吸熱過程,如式(3)與式(4)。但是,式 (1)的置換反應(yīng)則是放熱過程,因為它是一個金屬氧化物和一個單質(zhì)反應(yīng)生成另一種單質(zhì) 和化合物。
[0035] 對于式(2)的表述應(yīng)該是:約83g的鎂與44g的二氧化碳反應(yīng)生成115g的氧 化鎂和12g的碳;反應(yīng)生成熱為612. 4kjX2+298. 5KJ = 1523. 3KJ ;這也就是說,約lkg 的鎂與530. lg的二氧化碳反應(yīng)生成1385. 5g的氧化鎂和144. 58g的碳,反應(yīng)生成熱為 7378. 32X2+3596. 39kj = 18353. 03KJ ;
[0036] 或者是說,當(dāng)量為lkg的碳,在水基助燃燃燒過程中
[0037] C0+2H2= Mg0+CH 4 (Mg+C0 = Mg0+C)
[0038] C+H20 = C0+Hz (Mg+CO = MgO+C)......(可以有很多個可能或現(xiàn)今理論上尚無定論 的反應(yīng)可能性)
[0039] 反應(yīng)生成熱為32783. 333KJ,另外還要生成二氧化碳量是3. 666kg,本成果樣機再 配以6. 92kg的鎂(由于鎂在高溫爐膛中的活性極強,它所參與化合或被置換出來等等反應(yīng) 多是無償性的,只有不得不用去固碳、固硫、固氮的成渣過程才被消耗掉,實際上的耗鎂量 并不需要那么多)全部燃燒進行式(2)反應(yīng)而大量放熱,反應(yīng)生成熱為127003KJ,與碳氧 化燃燒的生成熱比值為3. 87 : 1,這與第一臺樣機運行于2001年檢測的"熱出力:1. 18MW ; 燃煤量:ll〇kg/h"推算節(jié)能能效比為(3. 4~3. 86) : 1的結(jié)果基本吻合,即形成C02能源 化節(jié)能貢獻率遠大于50%的新能源機制。
[0040] 三、水基助燃燃燒學(xué)的若干物理化學(xué)過程的概要說明
[0041]……由于本成果在高溫爐膛內(nèi)不斷地燃煤(等凡有碳足跡的燃料)條件下"根 本就是正常燃煤的常規(guī)熱出力體系(所需之氧完全是從〇)2還原反應(yīng)的"鏈條"和水基分 解氫、氧而來……測試結(jié)果表明樣機排放煙氣之中還有相當(dāng)高的剩余氧氣量一一就是這個 "過氧排放"被專家解讀為"一定是你們暗中大量給風(fēng)的結(jié)果,不然這氧氣又從何而來,你們 必須講清楚"……逼得我們不得不在這后來的十多年中搞清楚這些內(nèi)在的非但不給一點 風(fēng),反而又在保證充分燃燒后的排放過氧量的問題),又不斷供應(yīng)加入氧化鎂與"借來"的熱 碳發(fā)生置換反應(yīng),產(chǎn)出鎂蒸汽后隨即又在二氧化碳中充分燃燒鎂蒸汽,大量放熱的同時"返 還了"熱碳(為下一個反應(yīng)過程的碳氫重組提供了碳源),即在不影響碳充分氧化發(fā)熱的情 況下提供了大量二氧化碳同步耗用鎂蒸汽的燃燒過程一一每兩個摩爾的鎂對應(yīng)一個摩爾 的二氧化碳共產(chǎn)熱量為1523. 3KJ(這里與常規(guī)碳對應(yīng)燃燒所產(chǎn)熱量的比值為3. 87 : 1),并 且鎂作為催化劑推動一系列碳氫重組發(fā)現(xiàn)并縱深開發(fā)成新能源的機會,機會是原本隱藏 在白云石內(nèi)的氧化鎂和47 %左右的固態(tài)二氧化碳都被賦予了新能源的重大意義,同時又整 合了爐內(nèi)氫氧化鎂實現(xiàn)了大量固碳的目的。
[0042]應(yīng)該指出的是:在上述分析中,不僅僅是揭示并實現(xiàn)了爐膛內(nèi)產(chǎn)熱,由白云石貢獻 了 2/3以上,由于鎂蒸汽催化和反應(yīng)活性實在太大了(鎂比氫活潑多了,與其有關(guān)所有的反 應(yīng)過程幾乎都存在可逆反應(yīng)),我們決不能只抽象出來某一種反應(yīng)和生成物或者因為某些 "無法褻瀆"的權(quán)威理論去武斷地作出與事實真相不符的結(jié)論;只有充分理解和綜合分析爐 膛中的H 20、MgO、Mg、C0、C02、H2、C、02等多物質(zhì)蒸汽混合流,在超高溫和相當(dāng)真空度之下充 分催化、分解的元素重組,化學(xué)反應(yīng)集中熱出力的統(tǒng)一性,才能正確地反映和把握其節(jié)能、 固碳、固硫、固氮等"利好"的客觀存在。
[0043]關(guān)于高溫爐膛內(nèi)唯一采用水基助燃,由鎂蒸汽催化的各個碳氫重組過程(以 C-MgO體系為例,隨著反應(yīng)溫度的升高,C-MgO體系開始發(fā)生反應(yīng);Mg-0鍵開始斷裂,形成新 的C-0鍵,還原初期的反應(yīng)速率較快;隨著反應(yīng)過程的進行,MgO顆粒與C顆粒體積逐漸縮 小,顆粒間的距離逐漸增大,再加上MgO顆粒本身發(fā)生分解反應(yīng)就非常困難,離解生成的0 2 更不容易擴散到C顆粒表面并與之發(fā)生反應(yīng),使其還原反應(yīng)中后期的反應(yīng)速率逐漸降低。 可是,水蒸汽無所不在,便乘機與C反應(yīng)生成水煤氣和H,H的擴散性極強又與C反應(yīng)生成 CH…