粉煤灰用于烟气脱硫剂的制备及性能研究

论文摘要

粉煤灰的主要成分为SiO2和Al2O3，具有火山灰活性和吸附特性，可以发挥资源优势回收利用于电厂烟气脱硫。但直接利用粉煤灰脱硫的效果不理想，通过一系列的激发方法，激发出粉煤灰的潜在活性后用于烟气脱硫有助于克服这种弊端。以循环流化床锅炉产生的高钙灰为研究对象，通过电镜扫描、X-衍射分析、激光粒度分析等分析测试方法，对原料粉煤灰进行微观结构、矿物组成和理化特性的分析；通过物理的机械研磨、化学的水热化合反应和添加激发剂等方法来激发粉煤灰的活性，找到最佳的激发方案；最后，将激发后的粉煤灰用于烟气模拟脱硫过程。⑴原料粉煤灰的主要成分是SiO2和Al2O3，CaO含量为7.3%，属于高钙灰。粉煤灰的密度为2.38g/cm3，烧失量较高，为9.6%，平均粒径为2.10μ m，比表面积为2.78m2/g，平均孔径为4.44nm。粉煤灰表面凹凸不平，并分布有零散的孔洞。矿物组成主要有：石英、莫来石、赤铁矿和结晶氧化钙。⑵物理激发可以使粉煤灰的活性增加，粉煤灰活性在研磨的前0.5h增长很快，0.5h到3h增加趋势变缓，3h以后增加不明显。⑶化学激发的效果明显优于物理激发。化学激发的影响因素中，对粉煤灰活性的影响顺序为：反应温度、反应时间、灰钙比、水固比。当反应温度为90℃，反应时间为12h，灰钙比为5，水固比为15时粉煤灰的活性提高最大，此时比表面积为64.16m2/g。⑷六种激发剂在适当的比例下都可以增大粉煤灰的活性。其中，Na2SiO3·9H2O的激发效果最好。当Na2SiO3·9H2O的加入量与Ca（OH）2质量之比为1.5时，粉煤灰比表面积达105.84m2/g。⑸物理研磨使粉煤灰活性增大的主要原因是使颗粒粒径变小、分布均匀；化学激发后水化产物的生成是粉煤灰活性提高的主要影响因素；使用激发剂增强了粉煤灰的化学激发效果，使网络结构更加显著。⑹在固定床脱硫模拟装置中，制备的粉煤灰烟气脱硫剂显示了较好的脱硫性能。SO2初始浓度为2000mg/m3，脱硫温度为60℃，Ca/S为0.8，烟气增湿5%，脱硫剂增湿20%时，SO2累积去除量达29mg/g。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 二氧化硫的污染现状及危害
• 1.1.1 二氧化硫的污染现状
• 1.1.2 二氧化硫的性质与危害
• 1.2 二氧化硫污染控制技术
• 1.2.1 使用清洁能源
• 1.2.2 煤脱硫
• 1.2.3 炉内脱硫
• 1.2.4 烟气脱硫
• 1.3 粉煤灰的性质及综合利用
• 1.3.1 粉煤灰的性质
• 1.3.2 粉煤灰的综合利用
• 1.4 粉煤灰用于烟气脱硫
• 1.4.1 粉煤灰直接利用
• 1.4.2 粉煤灰改性活化后利用
• 1.4.3 粉煤灰冲灰水的应用
• 1.4.4 激发剂的影响
• 1.5 本文研究背景及内容
• 1.5.1 研究背景
• 1.5.2 研究内容
• 1.5.3 创新点
• 第二章 原料粉煤灰的理化特性分析
• 2.1 原料粉煤灰物理特性
• 2.1.1 密度
• 2.1.2 烧失量
• 2.1.3 比表面积和孔隙率
• 2.1.4 粒度分布
• 2.2 原料粉煤灰的化学性质
• 2.3 原料粉煤灰的微观形貌和矿物组成
• 2.3.1 原料粉煤灰的微观形貌
• 2.3.2 原料粉煤灰的矿物组成
• 2.4 小结
• 第三章 粉煤灰的物理法激发研究
• 3.1 物理激发实验
• 3.1.1 实验仪器
• 3.1.2 实验方法
• 3.1.3 球磨机工作原理
• 3.2 物理激发对粉煤灰比表面积的影响
• 3.3 物理激发后水热化合对粉煤灰比表面积的影响
• 3.4 物理激发对粉煤灰活性的影响
• 3.4.1 糖溶法的实验方法
• 3.4.2 糖溶法的原理
• 3.4.3 实验结果与分析
• 3.5 物理激发后粉煤灰的微观形貌和矿物组成
• 3.5.1 物理激发后粉煤灰的微观形貌
• 3.5.2 物理激发后粉煤灰的矿物组成
• 3.6 小结
• 第四章 粉煤灰的化学法激发研究
• 4.1 实验材料和仪器
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 正交实验
• 4.2.2 单因素实验
• 4.3 正交实验结果与分析
• 4.4 单因素实验结果与分析
• 4.4.1 反应温度的影响
• 4.4.2 反应时间的影响
• 4.4.3 灰钙比的影响
• 4.4.4 水固比的影响
• 4.5 化学激发后粉煤灰的微观形貌和矿物组成
• 4.5.1 化学激发后粉煤灰的微观形貌
• 4.5.2 化学激发后粉煤灰的矿物组成
• 4.6 小结
• 第五章 化学激发剂的影响研究
• 5.1 实验材料
• 5.2 实验方法
• 5.3 实验结果和分析
• 4·2H₂O 的影响'>5.3.1 CaSO₄·2H₂O 的影响
• 2SO₄的影响'>5.3.2 Na₂SO₄的影响
• 2的影响'>5.3.3 CaCl₂的影响
• 5.3.4 NaCl 的影响
• 5.3.5 NaOH 的影响
• 2SiO₃·9H₂O 的影响'>5.3.6 Na₂SiO₃·9H₂O 的影响
• 5.4 激发剂作用下粉煤灰的微观形貌和矿物组成
• 5.4.1 激发剂作用下粉煤灰的微观形貌
• 5.4.2 激发剂作用下粉煤灰的矿物组成
• 5.5 小结
• 第六章 脱硫模拟实验研究
• 6.1 实验装置
• 6.2 实验方法
• 6.3 实验结果与分析
• 6.3.1 制备脱硫剂的脱硫性能
• 6.3.2 Ca/S 的影响
• 6.3.3 增湿量的影响
• 6.3.4 温度的影响
• 6.4 小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历