工业碱基废弃物固硫性能研究
燃烧中脱硫技术具有投资少、运行成本低、工艺简单等特点，是适合中国国情的脱硫技术，然而常用的石灰石固硫剂却因形成地质条件、内部结构、成分等决定其硫化反应活性差别较大。随着中国经济的快速发展，工业废弃物大量排放，污染严重，基于以废治废、保护环境的目的，本文利用工业碱基废弃物作为燃中固硫剂，对其固硫性能进行了研究。
由于工业碱基废弃物含有多种碱金属化合物，同时钙基物质在本文实验温度段内起主要固硫作用，为了了解它们对固硫反应的影响，首先选取了四种废弃物中含有的或者相近的碱金属化合物(Fe<,2>O<,3>、Al<,2>O<,3>、MnCO<,3>和Ba(0OH)<,2>)，研究其对Cao固硫能力的影响。实验结果表明：它们都能够有效的提高CaO的固硫性能，硫容增加13～25mg。在实验温度下，都有最佳添加比例存在，最佳添加比例为：Fe<,2>O<,3>：2％； Al<,2>O<,3>:8％； MnCO<,3>:6％； Ba(OH)<,2>:2％。
其次，本文研究了工业碱基废弃物的固硫性能。通过对硫容方面的研究发现，在800～1100℃时，实验选取工业碱基废弃物(后面简称：实验废弃物)的硫容明显高于实验选取石灰石，固硫性能良好。同时实验废弃物具有比石灰石更好的温度特性，有利于固硫反应的进行。通过实验废弃物对煤中硫析出影响研究发现，白泥和电石渣在800～1100℃时对低温硫和高温硫都具有较强的捕获能力，固硫性能较好；盐泥、碱渣和赤泥在800～900℃时能够有效的捕获低温硫，固硫效果较好，当温度升至1000℃后其固硫性能变差。当温度升到1200℃时，实验废弃物都因为烧结严重而几乎丧失固硫能力。在整个实验温度范围内，实验废弃物比石灰石具有更强的硫捕捉能力。综合上述两个方面的研究表明：实验废弃物具有良好的固硫性能。
再次，利用压氮法和XRD衍射技术对实验废弃物的孔结构和固硫产物进行了分析。研究表明，实验废弃物具有良好的孔结构，其比表面积和比孔容积都远远高于实验选取石灰石，有利于颗粒内部固硫反应的进行。对不同温度固硫产物分析可知：低温时实验废弃物因易被迅速煅烧、较好的孔结构和含有镁基物质而能够有效的捕捉二氧化硫，从而使其具有良好的固硫性能；高温时白泥和电石渣因能够生成较多的高温稳定相而固硫性能相对较好，但其它废弃物因生成高温稳定相较少并且Ca<'2+>离子较多的生成惰性物质而使钙的活化中心减少，固硫性能相对较差。
最后，本文利用添加固硫添加剂、混合不同废弃物和调质废弃物三种方式将实验废弃物制成复合固硫剂，并对其固硫性能进行研究。结果表明：三种固硫添加剂(Ba(OH)<,2>、Fe<,2>O<,3>和MnCO<,3>)对实验废弃物的固硫性能有不同程度的提高，按照固硫性能改善多少排序为：Ba(OH)<,2>>Fe<,2>O<,3>>MnCO<,3>。在900～1000℃时，将赤泥和盐泥按照一定比例添加到白泥、电石渣和石灰石中能够有效的改善它们的固硫性能，并得到六种固硫性能改善的复合固硫剂，它们的最终硫析出比率分别减少了2％～15％。本次实验还利用乙醇和醋酸对实验废弃物进行了调质，经过乙醇调质后实验废弃物在800～1100℃时固硫性能都有不同程度的提高，最终硫析出比率减少了1％～32％；在800～1000℃时，醋酸调质能够比较有效的提高实验废弃物的固硫性能，硫析出比率减少1％～34％，当反应温度升至1100℃时，醋酸调质使赤泥的固硫性能得到一定提高，硫析出比率减少了10％，其它实验物料的固硫性能比未调质时明显下降。
工业碱基废弃物;固硫;复合固硫剂;孔结构;XRD
山东大学
硕士
热能工程
路春美
2006
中文
TK09
69
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）