石灰干式消化过程及机理研究

论文摘要

生石灰干式消化工艺对石灰粉的转化率、固体颗粒大小以及消石灰的比表面积和孔隙率都有很大影响,直接关系到脱硫剂品质的好坏。通过研究消化条件对脱硫剂结构和脱硫性能的影响,寻求最合适的消化条件,有助于提高烟气脱硫率。本文通过正交实验和单因素实验方法,考察了水灰比、消化水初始温度、搅拌速度及消化时间等消化过程参数脱硫剂结构和脱硫性能的影响;通过物料和热量计算,研究生石灰干式消化工艺过程中热力学和动力学特征;通过向生石灰添加SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO等物质,研究石灰干式消化过程中杂质种类和数量对石灰消化速度、脱硫剂物理结构特性的影响。实验结果表明,以比表面积（S）和孔隙率（P）为特征参数,本研究体系中消化参数对工艺过程影响程度由大到小的顺序为:消化时间>水灰比>搅拌速度>消化水初始温度。在此基础上,研究得到的本体系优化的消化工艺参数范围为:消化时间5 min10 min、水灰比1.3:11.6:1、搅拌速度300 r/min400 r/min、消化水初始温度25℃45℃。热力学计算表明,在最佳水灰比范围内,生石灰消化反应平衡常数大,消石灰含水率适中,具有最佳的理化性质,与实验结果一致。动力学计算表明,生石灰干式消化过程属于扩散控制,利用Carter方程基本上能够描述生石灰干式消化反应的机理过程。不同含量的石灰杂质对石灰消化过程的影响不一样,SiO2组分含量在6.0 %8.0 %,MgO的添加量在1.0 %左右,Fe2O3为2.0 %3.0 %,Al2O3的加入量在1.0 %左右时,所得消化产物的物理结构性能较佳。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 脱硫剂及其特性
• 1.2.1 脱硫剂的分类
• 1.2.2 钙基脱硫剂性能的影响因素与评价方法
• 1.3 石灰消化特性及工艺
• 1.3.1 石灰干式消化原理
• 1.3.2 消化反应热力学特征
• 1.3.3 石灰消化反应动力学特性
• 1.4 石灰消化工艺
• 1.4.1 湿式石灰消化工艺
• 1.4.2 干式石灰消化工艺
• 1.5 本文研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验机理装置及其测试方法
• 2.2.1 实验装置
• 2.2.2 测试方法
• 第三章 生石灰干式消化过程实验结果与性能分析
• 3.1 生石灰干式消化过程
• 3.1.1 正交实验
• 3.1.2 石灰消化主要参数的单因素实验
• 3.2 消化过程参数对脱硫效率的影响
• 3.2.1 消化时间的影响
• 3.2.2 水灰比对脱硫效率的影响
• 3.2.3 消化水初始温度对脱硫效率的影响
• 3.2.4 搅拌速度对脱硫效率的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 生石灰干式消化过程热力学和动力学特征
• 4.1 消化反应热力学特性
• 4.2 不同水灰比下消化产物含湿量的计算
• 4.3 热量衡算
• 4.4 消化反应动力学特征
• 4.5 本章小结
• 第五章 添加剂对脱硫剂结构性能的研究
• 5.1 实验结果及分析
• 5.1.1 正交试验数据处理
• 5.1.2 不同成分对石灰消化速度的影响
• 5.1.3 不同组分对生石灰转化率和消化产物结构特性的影响
• 5.2 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢