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工业废弃物用于湿法脱硫的试验研究

作　者: 樊兆燕
导　师: 路春美
学　校: 山东大学
专　业: 热能工程
关键词: 工业废弃物湿法烟气脱硫消溶特性脱硫特性添加剂
分类号: X701.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

目前,以煤炭为主要一次能源的国情决定了我国燃煤火力发电在电力工业中占据着主体性地位,由此造成的燃煤污染一直是我国环境污染的重点,其中控制硫氧化物的排放是治理燃煤污染的一项重要内容,而湿法烟气脱硫以其技术成熟、脱硫效率高等优点在燃煤火力发电厂得到广泛的应用。大量固体工业废弃物堆积排放,污染周边环境,若能利用其脱硫,不仅可以减少废弃物堆积造成的环境污染,还能降低脱硫成本,环境利益和经济效益都非常可观。本文以湿法烟气脱硫的工业应用为目的,对固体工业废弃物的消溶特性和脱硫特性进行了试验研究。选取山东省内几个工业行业的固体工业废弃物,包括来自化工行业的碱渣、盐泥、白泥、电石渣、水处理废弃物;来自冶金行业的高炉渣、赤泥、镁渣;来自电力行业的粉煤灰、炉渣作为试验物料,并选用石灰石和菱镁矿两种矿石作为对比物质。首先,本文在湿法脱硫试验台上对试验物料的基本脱硫性能进行了研究,通过脱硫效率、脱硫饱和时间,并对比分析脱硫反应前后工业废弃物的物相组成,筛选出具有较好脱硫能力的废弃物。研究结果表明:电石渣、白泥、镁渣、盐泥和碱渣五种工业废弃物以及菱镁矿均可以在较长的时间内保持较高的脱硫效率,可以作为湿法脱硫剂使用;赤泥虽然有较高的脱硫效率,但因其在脱硫过程中会产生大量的固体沉淀,不适合用作湿法脱硫剂;粉煤灰、炉渣、高炉渣、水处理废弃物这几种废弃物的脱硫能力相对较差,也不宜直接作为脱硫剂使用。其次,本文对筛选出的可作为湿法脱硫剂的废弃物进行了消溶特性和脱硫特性的研究,针对工业废弃物自身以及湿法脱硫系统环境的特点,对浆液pH值、温度、粒径、SO₂入口浓度、液气比等因素对消溶特性和脱硫特性的影响进行了试验研究,以确定工业废弃物作为脱硫剂时的最佳运行参数。结果表明,以废弃物作为脱硫剂的湿法脱硫系统中,碱渣浆液的pH值可以选择在5.5～7.5之间;镁渣浆液的pH值可以选择在5～7.5之间;白泥、盐泥、电石渣和菱镁矿浆液的pH值可以选择在4～7.5之间,此时脱硫剂能达到较高的脱硫效率。结合温度对消溶特性以及脱硫特性的影响,碱渣、菱镁矿的吸收温度可控制在60℃～90℃;盐泥、白泥和镁渣的吸收温度可控制在60℃左右;电石渣的吸收温度可控制在30℃～60℃范围内。较高的SO₂入口浓度会使脱硫剂的脱硫效果下降。提高液气比能增大液气间的有效接触面积,有利于脱硫效率的提高,但是液气比的提高会使湿法脱硫设备投资和运行成本相应增加,因此,采用固体工业废弃物脱硫时,综合考虑各因素的影响,在保证较高的脱硫效率的前提下,可以适当地降低液气比。最后,本文研究了添加硫酸镁和己二酸对镁渣和碱渣脱硫性能的影响。结果表明,在固体工业废弃物浆液中加入硫酸镁和己二酸不仅能提高脱硫剂的脱硫效率,还能缓冲脱硫剂浆液pH值的降低,使脱硫剂浆液能在较低的pH值水平得到较高的脱硫效率。在废弃物脱硫过程中,浆液pH值的下降可以分为三个阶段,即高pH值阶段、中间pH值缓冲阶段和低pH值阶段,加入添加剂后的作用主要表现在中间pH值缓冲阶段和低pH值阶段。加入硫酸镁促进了废弃物颗粒的溶解,随着反应的进行,加入的Mg²⁺在浆液中形成强活性中性MgSO₃⁰对,MgSO₃⁰的形成与再生对脱硫效率的提高起到了很大的促进作用。己二酸在低pH值阶段影响浆液pH值的效果较明显,这主要是由于有机酸的加入可以起到缓冲吸收浆液pH值下降的作用。

全文目录

摘要  10-12
ABSTRACT  12-14
符号表  14-15
1 绪论  15-22
  1.1 二氧化硫排放及其危害  15-16
  1.2 研究背景及意义  16-17
  1.3 脱硫剂的应用和研究现状  17-20
    1.3.1 脱硫剂应用现状  17-18
    1.3.2 脱硫剂研究现状  18-20
  1.4 课题的研究目的和研究内容  20-22
2 试验系统与试验物料  22-38
  2.1 试验装置  22-24
    2.1.1 废弃物消溶试验系统  22
    2.1.2 湿法烟气脱硫系统  22-23
    2.1.3 试验系统的稳定性  23-24
  2.2 试验分析方法  24-27
    2.2.1 酸滴定法分析废弃物消溶特性  24
    2.2.2 碘量法分析二氧化硫浓度  24-25
    2.2.3 XRD法分析试验物料的物相组成  25
    2.2.4 评价方法  25-26
    2.2.5 试验条件  26-27
  2.3 试验物料  27-32
    2.3.1 试验物料的制备  27-28
    2.3.2 物料成分分析  28-32
  2.4 试验物料的基本脱硫能力筛选试验  32-37
    2.4.1 试验物料基本脱硫能力比较  32-34
    2.4.2 试验物料脱硫产物分析  34-37
  2.5 本章小结  37-38
3 工业废弃物消溶特性试验研究  38-53
  3.1 工业废弃物消溶特性及其影响因素  38-47
    3.1.1 废弃物的消溶特性  38-40
    3.1.2 pH值对消溶特性的影响  40-43
    3.1.3 温度对消溶特性的影响  43-45
    3.1.4 粒径对消溶特性的影响  45-47
    3.1.5 消溶时间对消溶特性的影响  47
  3.2 废弃物消溶的动力学方程  47-51
    3.2.1 废弃物的消溶  48
    3.2.2 液相反应体系中的化学平衡  48-49
    3.2.3 废弃物消溶动力学方程  49-50
    3.2.4 动力学方程的讨论  50-51
  3.3 本章小结  51-53
4 工业废弃物脱硫特性试验研究  53-65
  4.1 工业废弃物湿法脱硫机理  53-55
    4.1.1 钙基物质湿法脱硫机理  53-54
    4.1.2 镁基物质湿法脱硫机理  54-55
  4.2 试验结果与讨论  55-63
    4.2.1 工业废弃物脱硫反应过程分析  55-58
    4.2.2 温度对废弃物脱硫性能的影响  58-59
    4.2.3 SO_2入口浓度对废弃物脱硫性能的影响  59-61
    4.2.4 液气比对废弃物脱硫性能的影响  61-63
  4.3 综合性能分析  63
  4.4 本章小结  63-65
5 添加剂对工业废弃物脱硫性能的影响  65-69
  5.1 引言  65-66
  5.2 添加剂对废弃物脱硫性能的影响  66-68
  5.3 本章小结  68-69
6 全文总结和建议  69-73
  6.1 总结  69-71
  6.2 创新点  71
  6.3 建议  71-73
参考文献  73-77
致谢  77-78
硕士在读期间发表论文情况  78-79
学位论文评阅及答辩情况表  79

工业废弃物用于湿法脱硫的试验研究

内容摘要

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