粉煤灰水热化合反应制备钙基烟气脱硫剂

论文摘要

传统烟气脱硫剂,如Ca（OH）2、CaO,在进行脱硫操作时容易出现脱硫剂用量大、利用率低等问题。粉煤灰-Ca（OH）2水热化合反应制备一种新型钙基脱硫剂,具有较大的比表面积、较高的持水性、较强的对SO2反应吸收性能。应用于脱硫过程可以克服传统脱硫剂的弊病,降低脱硫系统的运行费用。以这种新型钙基脱硫剂为研究对象,对制备工艺条件优化、激发剂应用、水热化合反应动力学、脱硫剂物性表征、制备放大试验等方面进行系统研究,为钙基脱硫剂的生产和应用提供理论依据。第一,通过正交试验、单因素试验、均匀试验,分析了不同因素对钙基脱硫剂比表面积的影响,并结合实际操作确定了优化制备条件。制备的钙基脱硫剂比表面积达90.256m2/g,是纯Ca（OH）2的七倍以上,具有较高的性能。第二,通过研磨、筛分等物理活化方法和加入硫酸盐、碱、可溶性盐等化学活化方法,激发粉煤灰活性,提高钙基脱硫剂比表面积。试验结果表明:比表面积大、粒径小的粉煤灰样本火山灰活性高,相同条件下制备的钙基脱硫剂比表面积大;制备过程中,适当加入化学激发剂能显著提高粉煤灰活性及钙基脱硫剂比表面积。第三,以固相反应动力学理论为依据,分析了粉煤灰-Ca（OH）2水热化合反应动力学特性,将反应过程划分为三个阶段,同时得到了具有较高精度的主要反应阶段的动力学表达式并通过试验确定不同物料配比下的动力学参数。第四,对不同水热条件下制备的钙基脱硫剂的物理性能和SO2反应活性进行测试。试验结果表明:优化条件下制备的钙基脱硫剂钙基利用率达85.13%,是纯Ca（OH）2的三倍,具有较好的SO2反应活性。第五,通过放大试验考核工艺制备试验结果,放大误差满足工艺放大要求。采用相对简单的工艺流程制备具有较高性能的钙基脱硫剂,以适应烟气脱硫市场需求。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 二氧化硫污染现状及其危害
• 1.2 我国二氧化硫排放控制对策
• 1.2.1 颁布法律、法规、标准
• 1.2.2 二氧化硫排放收费制度
• 1.2.3 排污许可证制度及排污交易制度
• 1.3 二氧化硫减排技术
• 1.3.1 使用洁净燃料
• 1.3.2 煤脱硫
• 1.3.3 炉内脱硫
• 1.3.4 烟气脱硫
• 1.4 课题背景及本文研究内容
• 1.4.1 课题背景
• 1.4.2 本文研究内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 文献综述
• 2.1 钙基脱硫剂应用与研究进展
• 2.2 钙基脱硫剂制备条件研究
• 2.2.1 粉煤灰种类
• 2.2.2 水热化合反应条件
• 2.2.3 后处理条件
• 2.2.4 制备条件优化
• 2.3 粉煤灰及其活性
• 2.3.1 粉煤灰
• 2.3.2 粉煤灰的活性及活性激发
• 2.3.3 激发剂的应用
• 2.4 钙基脱硫剂制备动力学研究
• 2.4.1 水热化合反应动力学
• 2.4.2 火山灰反应动力学研究进展
• 2.5 本章小结
• 第三章 钙基脱硫剂制备工艺研究
• 3.1 试验原料
• 3.1.1 粉煤灰
• 3.1.2 氢氧化钙、氧化钙
• 3.1.3 其它材料
• 3.2 制备装置及工艺试验流程
• 3.3 水热化合条件优化
• 3.3.1 正交试验
• 3.3.2 单因素试验
• 3.3.3 均匀试验
• 3.4 本章小节
• 第四章 粉煤灰活性的激发及应用
• 4.1 粉煤灰的活性
• 4.2 提高细度
• 4.2.1 研磨
• 4.2.2 筛分
• 4.3 化学激发剂
• 4.3.1 硫酸钙
• 4.3.2 氢氧化钠
• 4.3.3 其它激发剂
• 4.4 本章小节
• 第五章 水热化合反应动力学应用分析研究
• 5.1 动力学表达式
• 5.2 试验
• 5.2.1 钙基脱硫剂制备
• 5.2.2 酸不溶物含量测定
• 5.3 动力学特性分析及参数确定
• 5.3.1 动力学特性分析
• 5.3.2 动力学参数确定
• 5.3.3 动力学表达式验证
• 5.4 钙基脱硫剂比表面积特性分析
• 5.5 本章小节
• 第六章 钙基脱硫剂性能测试及表征
• 6.1 钙基脱硫剂物理性质
• 6.1.1 颗粒表观形貌
• 6.1.2 颗粒粒径分布
• 6.1.3 颗粒孔容积及孔分布
• 6.2 钙基脱硫剂活性
• 6.2.1 试验
• 6.2.2 试验结果
• 6.3 脱硫反应产物分析
• 6.4 本章小节
• 第七章 钙基脱硫剂制备放大试验
• 7.1 试验装置及制备流程
• 7.2 放大试验结果
• 7.3 钙基脱硫剂产品物性
• 7.4 本章小结
• 第八章 总结与展望
• 8.1 本文工作总结
• 8.2 本文创新点
• 8.3 今后工作展望
• 参考文献
• 符号说明
• 发表论文和科研情况说明
• 博士期间发表论文
• 参与科研项目
• 致谢