谭鑫[1]2003年在《半干半湿法烟气脱硫过程中CaSO_3氧化条件及机理研究》文中研究说明半干半湿法烟气脱硫属于钙法烟气脱硫的范畴。而钙法烟气脱硫的产物主要是CaSO4和CaSO3。CaSO4即石膏是一种有价值的资源，可回收利用。CaSO3稳定性较差，在一定条件下可逐渐转化为CaSO4，因此，提高CaSO3在脱硫烟道中的转化率，得到可以直接利用的脱硫石膏是具有重要意义的。本课题研究了在半干半湿法烟气脱硫过程中，烟道内的不同反应条件对转化率的影响。在实验中模拟半干半湿法烟气脱硫反应条件，分析O2浓度、反应温度、反应湿度、颗粒粒径、反应物中CaSO3含量对CaSO3氧化的影响及氧化机理。结果表明：氧浓度增加，转化率随之增加；在温度小于98℃，转化率随着温度的升高而上升，在温度大于98℃的一个小范围内，转化率有所降低，在98℃时转化率达到最高；转化率随着相对湿度的增加而增加，当湿度达到95%时，转化率达到最高；当其它影响因素不变时，转化率随着颗粒粒径的减小而增大；转化率随着反应颗粒中CaSO3含量的降低而下降。实验结果表明，在反应条件选取的范围内，氧浓度=20%，温度=98℃，相对湿度=95%，反应固体颗粒粒径d＜60目，CaSO3含量=92.38%，可得到的转化率曲线最优。反应时间为60s时，转化率接近最高。超过60s以后转化率无明显增加。根据实验结果，结合Szekely建立的时间-转化率的关系函数，讨论了反应的动力学。在T＜45s时，由于系统中O2浓度较高气相推动力较高，且反应固体颗粒中CaSO3的含量也较高，因此化学反应速度较快，且由于此时生成的CaSO4量较少，气固反应通道也较为通畅。化学反应、扩散过程和传质过程的关系函数比较表明，在此阶段化学反应过程、氧气分子的扩散和传质过程的速率相近，所以为全控制步骤反应。在T＞45s时，时间-转化关系函数表现出氧气仍保持一定的扩散和传质速率，而化学反应速率有明显降低。这可能由于随着反应进程的发展，CaSO3在固相的浓度不断降低，溶出率也随之降低，使得<WP=6>表面化学反应速率降低。因此，在反应后期化学反应过程成为整个转化反应的控制步骤。Szekely的时间-转化率关系函数是在气固两相反应基础上建立的，而本研究涉及的过程是在一定湿度条件下进行的，过程的分析存在一定差异。但是仍对进一步研究提出了方向性的建议。经计算得反应级数为2.2。CaSO3氧化速率对CaSO3·1/2H2O为0.7级反应，对O2为1.5级反应。本研究结果表明，从半干半湿法烟气脱硫的技术经济条件上分析，在脱硫烟道中增加CaSO3的转化率，得到可以直接利用的脱硫石膏是可行的。
王军方[2]2004年在《半干半湿法稳定性脱硫实验研究》文中提出2003年全国二氧化硫排放量上升到2220万吨左右，比2002年增加约293万吨。燃煤后烟气脱硫技术是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫技术。半干法烟气脱硫市场占有率仅次于湿法脱硫。半干半湿法烟气脱硫是半干法的一种。实验研究了影响半干半湿法脱硫效率的几种因素：温度、含湿量、SO2浓度、烟气停留时间、脱硫剂类型；实验结果表明，温度为68℃时Ca/S=1.2时，脱硫效率为74.5%；140℃时，Ca/S=1.2时，脱硫效率为37.25%。含湿量是影响脱硫效率的重要因素，绝对含湿量为7.3%时脱硫效率较高，当Ca/S=1.0时，脱硫效率已达到59.7%，而相同的Ca/S、绝对含湿量0.6%时，脱硫效率仅为7.0%；掺加不同比例的粉煤灰均可以不同程度的提高脱硫效率，在温度为68℃、不掺加粉煤灰，Ca/S=1.2时，脱硫效率为74.1%；相同的Ca/S下，掺加飞灰（生石灰/飞灰=1:8）时脱硫效率为86.9%。生石灰/飞灰=1:8脱硫剂的脱硫效率比不加粉煤灰的脱硫剂脱硫效率提高了12.8%。SO2浓度和烟气停留时间对脱硫效率影响不是很大。为确定蒸汽输送前后脱硫剂物理化学性质的变化，进行了脱硫剂的BET比表面积的测定、X射线衍射分析和电镜扫描图片，BET测定结<WP=4>果表明蒸汽输送前后石灰：粉煤灰＝1：8的脱硫剂BET比表面积从7.8688m2/g变为10.0715m2/g ，可以知道蒸汽输送活化使得脱硫剂比表面积增大。X射线衍射实验结果表明经过蒸汽活化后，CaO含量从很少变为9.1%，Ca(OH)2的含量分别从4％提高到16.9％。说明脱硫剂中的碱性物质被重新激活，并且其中的CaO成分一部分变为Ca(OH)2。电镜扫描照片可以看出脱硫剂的表观形貌发生了变化生成了一部分箔状物质。本实验结果对半干半湿法烟气脱硫工业应用具有理论指导意义。对于半干半湿法脱硫机理及动力学应进一步研究。
田刚[3]2004年在《半干半湿法脱硫灰在水泥行业中应用的实验研究》文中研究说明随着国家加强对 SO2 排放的控制 燃煤电厂开始采用烟气脱硫技术 作为脱硫技术之一的半干法所产生的脱硫灰在成分和性质上不同于脱硫前的粉煤灰 为了防止二次污染 更好的利用新生资源 需要对脱硫灰的应用加以研究通过脱硫灰与粉煤灰以及与高钙粉煤灰的成分 性质对比 认为借鉴粉煤灰的利用方法 脱硫灰可以在水泥行业中得到应用本实验进行了脱硫灰在烧制水泥熟料和用作水泥混合材两方面的实验研究 按照半干半湿法烟气脱硫技术产生的脱硫灰中硫酸钙和亚硫酸钙比例 采用化学纯硫酸钙和亚硫酸钙以及粉煤灰配制成脱硫灰进行实验实验结果表明采用脱硫灰烧制的水泥 除过 1 号样品的 3 天强度指标 其余样品的强度指标均达到硅酸盐水泥 42.5R 的性能指标 脱硫灰可以用作水泥混合材 其对标准稠度用水量影响不大 对凝结时间无明显影响 缓凝作用不明显 在合适的掺量范围内 对混合材安定性没有影响 CaSO4·2H2O 含量的增加会导致混合材的抗折强度 抗压强度降低 CaSO·3 2H2O 含量的增加能提升混合材的抗折强度和抗压强度 脱硫灰水泥性能指标优于粉煤灰 32.5 水泥 实验结果证明了脱<WP=4>北京化工大学硕士学位论文硫灰可以在水泥行业中得到应用本实验用的脱硫灰是配制而成的 与脱硫工程中产生的脱硫灰在性质上会有一定的差异 实际脱硫灰在水泥和混合材中所起的作用还需要进一步的实验才能得出结论
王凡, 王红梅, 张凡, 林军, 薛兴强[4]2004年在《半干半湿法烟气脱硫技术的原理及应用研究》文中研究说明半干半湿法烟气脱硫技术利用蒸气激活粉煤灰中的碱性物质 ,以及水蒸气与石灰反应生成的强碱性的消石灰 ,降低了石灰的使用量。脱硫灰在蒸气输送过程中 ,Ca SO3被携带的空气氧化生成 Ca SO4 。由于采用高盐锅炉废水进行增湿 ,提高了 SO2 与脱硫剂的反应速度与效率。本文通过对脱硫机理的讨论 ,研究了该技术的工艺特点。在 Ca O和 SO2 的物质的量比值小于 1的条件下 ,SO2 去除率达80 %以上。这项技术不但适用于锅炉烟气脱硫处理 ,还可用于垃圾焚烧炉的烟气脱酸净化。
韩明栋[5]2014年在《钙基载氧体化学链烟气脱硫技术实验研究》文中进行了进一步梳理由于石油和煤等化石燃料的广泛应用，二氧化硫(SO2)已成为危害最为严重的大气污染物之一。SO2的大量排放是造成酸雨的主要原因，对人类和生态环境造成日益严重的危害，因此控制和减少SO2的排放成为我国亟待解决的问题之一。而将烟道气中的SO2还原为高纯度的硫单质并回收，对处理SO2污染问题具有重要意义。本课题提出通过化学链技术，以硫化钙(CaS)为脱硫剂，在固定床反应器中将SO2气体还原为硫单质从而实现烟气脱硫。硫酸钙(CaSO4)同CO、H2反应可方便实现CaS脱硫剂的再生，从而形成化学链循环反应系统，主要研究内容和研究结论如下：1、基于Gibbs自由能最小原理，利用HSC软件中反应平衡（EquilibriumComposition）模块，模拟Fe-SO2、FeS-SO2、NiS-SO2及CaS-SO2反应系统，根据各系统不同温度下的平衡组分，筛选出脱硫效率最高的脱硫剂。得出脱硫剂CaS与Fe、FeS、NiS相比具有脱硫活性好、硫单质产率高、副反应少、脱硫剂可循环利用等特点；当各反应物摩尔比为CaS:SO2:N2=2:1:3，反应温度低于600℃时脱硫率高达100%。因此选用CaS作为脱硫剂进行进一步实验研究。2、在固定床中考察了CaS脱除SO2过程的最佳工艺条件结果表明：在SO2浓度为0.0592%，反应温度为650℃，反应空速为1600h-1时，SO2脱除率在前30分钟可达99.5%，反应180分钟后降至91%。在SO2浓度为4.44%，反应温度为700℃，反应空速为1600h-1时，反应前20分钟内SO2脱除率为90.5%，反应时间180分钟后脱硫率降为75%。硫单质收率达到70%以上，反应中主要生成S2蒸汽，冷却后硫单质最终形态为斜方硫(α-S8)。3、具体分析了不同浓度体系下，反应温度、气体空速、颗粒粒径等因素对SO2脱除率及硫单质收率的影响，通过多种表征方法从本质上进行深入分析，并将SO2平衡转化率与实验SO2脱除率对比。得出，在固定床中该反应受空速和反应温度影响最为明显，由于脱硫实验在微小反应器中进行，影响反应的因素较多，如颗粒粒径，壁效应，气体停留时间等都造成实际发生的反应偏离了化学平衡状态，并得出脱硫反应温度控制在600℃-700℃区间内最佳。4、对固定床中CaS脱除SO2反应动力学及脱硫机理进行初步研究，得出该反应动力学方程如下：r=0.3526.CSO20.0285.Sv0.00529.exp(-11900/RT)，并基于量子化学理论，利用Gaussian03软件采用HF(Hartree-Fock)理论方法，在基组b31yp/6-31G(d，p)水平下计算得出，反应物CaS和SO2的总能量为-2172.94a.u大于产物CaSO4和S2的总能量-2172.67a.u。
张凡, 王凡, 刘宇, 田刚, 王红梅[6]2009年在《半干半湿法烟气脱硫灰综合利用研究》文中认为通过对半干半湿法烟气脱硫灰和锅炉飞灰物理性质和化学成分的比较,分析了脱硫灰制砖的蒸汽养护条件、原料配比和产品特性,并对在水泥熟料中添加不同比例的脱硫灰制水泥混合材进行了研究,研究结果表明半干半湿法烟气脱硫灰可用来生产砖和水泥混合材等原料。
张凡, 张伟, 杨霓云, 王红梅, 崔平[7]2000年在《半干半湿法烟气脱硫技术研究》文中研究说明在实验的基础上，分析了半干半湿法烟气脱硫技术的优点。根据影响该技术脱硫效率的主要因素，通过实验，较系统地研究了温距与喷嘴布局、入塔烟温、Ｃａ／Ｓ 摩尔比、脱硫灰循环利用等对脱硫效率的影响，并对脱硫灰制砖的成分配制也进行了讨论。结果表明，在整体Ｃａ／Ｓ 摩尔比为１－５ ～１－７ 时，该技术工艺可以达到８０ ％ 以上的脱硫效率。
李达志[8]2009年在《烧结烟气脱硫技术》文中指出当前,烧结烟气脱硫的技术型式有多种,本文就其现状,尤其是半干半湿循环流化床法,从原理上加以解释和比较,为用户的选择提供正确的思路。半干法的工艺特点是:反应在气、固、液叁相中进行,利用烟气显热蒸发吸收液中的水分,使最终产物为干粉状。其优点:脱硫是在气、液、固叁相状态下进行,生成物为干态的CaSO_3、CaSO_4,易处理。
姚璐[9]2016年在《半干法烧结烟气脱硫灰改性及应用研究》文中认为钢铁冶炼流程排放的烟气中含有的主要污染物有硫氧化物、氮氧化物、二恶英和重金属粉尘等,这些污染物的排放对人类的健康和生态人居环境都产生了极其严重的影响,特别是随着我国钢铁工业的高速发展,大气污染物的排放情况也日益严峻。统计结果表明,由于大气污染给我国每年造成的经济损失,约占GDP总量的2%~3%,每年仅二氧化硫(SO2)导致的酸雨就会给我国造成近1100亿元的经济损失。2013年我国钢铁冶金行业SO2排放量约为200.25万吨,占工业SO2排放总量的10.5%,仅次于电力工业和建材行业的排放量,居于第叁位。钢铁冶金企业排放的SO2中有近50%~70%来自于烧结工序,并且该比例在近几年依旧保持着持续递增的趋势,以SO2为代表的大气污染物的排放已成为制约我国经济社会可持续发展的限制性环节。因此,控制钢铁冶金行业,尤其是烧结工序中硫氧化物的排放,已成为控制我国大气污染的关键点之一。半干法烟气脱硫技术是我国现阶段在烧结烟气处理过程应用最广泛的技术,半干法烧结烟气脱硫灰是一种呈碱性的固体废弃物,具有较高含量的CaSO3,较高的自硬性倾向,较低的渗透率和较小的粒径构成,这些基础特性使得对烧结烟气脱硫灰的处理目前多以堆放为主,并没有成熟的综合利用途径。本文针对国内某烧结厂的烟气脱硫产生的半干法烧结烟气脱硫灰的化学成分、物相结构、粒径特征和热稳定性进行了系统研究;分析了低温催化改性、高温焙烧改性和酸浸改性叁种不同改性工艺对脱硫灰性质的作用规律;同时提出了将改性脱硫灰用作制备蒸养砖和生态水泥的工艺配方与方法,提高了半干法烧结烟气脱硫灰的综合利用效率。对半干法烧结烟气脱硫灰的基础特性研究表明,在常温干燥环境下脱硫灰性能较为稳定,颗粒多呈球形,部分呈不规则的絮状,光滑多孔。主要成分有CaSO3、CaSO4和CaCO3等,粒径主要分布在13.18μm~30.20μm之间,比表面积为6.47m2/g。低温催化改性实验采用金属氧化物MnO2、Fe2O3和V2O5作催化剂,但低温催化对脱硫灰的改性效果一般,MnO2作催化剂对脱硫灰中CaSO3的氧化效果最明显,但CaSO3转化率最高也仅有2.12%,其次为Fe2O3,而V2O5对脱硫灰中CaSO3的氧化有不利影响。因此,该改性方法用于一般工业生产效果并不理想。高温焙烧改性实验采用350℃以上的温度对脱硫灰进行高温焙烧,该方法对脱硫灰中CaSO3的氧化有明显的促进作用,CaSO3转化率最高可以达到98.56%;浸渍改性实验采用不同溶液浸渍脱硫灰,研究不同溶液种类对脱硫灰中硫(S)元素的脱除效果。结果表明,浓度为10%的草酸溶液对脱硫灰中S的脱除效果很好,脱除率可以达到97.03%,对脱硫灰的改性有着很大的促进作用,可以实现脱硫灰中硫的有效分离和综合利用。通过改性脱硫灰综合利用工艺研究得到了制备脱硫灰蒸养砖的最佳原料配比:脱硫灰30.0wt%,粉煤灰44.0wt%,砂石比2:3的骨料25.0wt%,1.0wt%激发剂Na2SO4,制备中水掺量为25%。最佳工艺条件消化时间36 h,养护温度100℃,养护时间8 h,按此工艺制备得到的脱硫灰蒸养砖的强度可以达到GB11945-1999脱硫灰砖MU15强度等级标准。当改性脱硫灰用作制备生态水泥掺和料时,综合考虑水泥的凝结时间、强度指标和施工性能等因素,合理的改性脱硫灰掺量应控制在8.0wt%~12.0wt%范围内。
卞京凤[10]2009年在《循环流化床烧结烟气脱硫灰改性工艺研究》文中研究指明烧结烟气中SO_2的排放量占钢铁行业所排总量的50%～70%,直接排放会造成严重环境污染和资源浪费。循环流化床烟气脱硫技术因其占地面积小、操作简单、无废水产生、尤其对现有企业具有较强的适应性等特点,在烧结烟气脱硫中得到应用。但因脱硫过程中产生的脱硫副产物——脱硫灰中CaSO_3含量较高,制约了其有效地综合利用。本文在分析了循环流化床烧结烟气脱硫灰理化特性、物相结构、热稳定性的基础上,建立了温度、时间和气固比与脱硫灰转化率之间的数学模型,并得出了改性工艺最佳优化条件,建立了脱硫灰氧化动力学方程,改性后的脱硫灰可用于生产胶凝材料、缓凝剂等,开拓了脱硫灰资源化利用的新途径。采用国标化学分析方法、碘量法及SEM、BET、XRD等现代分析手段分析脱硫灰的理化特性结果表明:循环流化床烧结烟气脱硫灰在常温干燥的环境下较为稳定,化学成分无明显变化;其颗粒为不规则形,呈多孔状,颗粒表面光滑,结构疏松;矿物相组成主要有CaSO_3、CaSO_4、CaCO_3、刚玉及莫来石,另外还含有无定形物质玻璃体和未燃碳份等。借助SEM、XRD对脱硫灰的热稳定性研究表明,亚硫酸钙无论在空气或氮气中,在分解之前已被氧化,生成性质稳定的硫酸钙,且当温度低于450℃时比较稳定,仅发生失去结晶水的变化;湿态下的脱硫灰比干燥态的易氧化:在高温条件下,气氛中氧气浓度越高,脱硫灰中的CaSO_3更容易氧化为CaSO_4,碱性氧化物CaO对脱硫灰的稳定性有抑制作用,而Fe_2O_3对脱硫灰的氧化有促进作用。采用单因素实验对循环流化床烧结烟气脱硫灰中CaSO_3转化为CaSO_4的改性工艺进行研究,结果表明:在45～90℃以二氧化锰、叁氧化二铁、五氧化二钒为催化剂时,脱硫灰转化率不超过3%,催化效果依次为二氧化锰＞叁氧化二铁＞脱硫灰＞五氧化二钒;在100～400℃之间脱硫灰转化率随温度的升高缓慢增加,400～550℃之间随温度的升高急剧增加;当反应时间t＜30 min时,脱硫灰转化率随时间的增加而增加,在30 min时转化率达到81.3%,当t＞30 min时,转化率随时间变化不明显;在气固比为0.01～0.06 m~3·h~(-1)·g~(-1)时,转化率随气固比呈正比关系增长,而当气固比继续增大时,转化率反而下降。结合BOX-Behnken的中心组合实验设计及响应面分析法,建立了温度、时间和气固比与脱硫灰转化率之间的数学模型,通过模型分析得到温度对脱硫灰的转化率的影响最大,同时温度和气固比的交互作用与温度和时间的交互作用对脱硫灰的转化率的影响作用相同,得到的改进预测模型为Y=0.841+0.195X_1+0.0748X_3-0.113X_1~2,其中X_1和X_3分别代表温度和气固比的编码水平,且脱硫灰的最佳改性工艺条件为温度453℃、时间30 min、气固比0.04 m~3·h~(-1)·g~(-1)。讨论了非均相反应体系中脱硫灰氧化动力学,并建立了时间-转化率的关系函数,结果表明:当t＜30 min时,在此阶段扩散过程为控制过程,当t＞30 min时,时间—转化率关系函数表现出氧气仍保持一定的扩散和传质速率,而化学反应速率有所降低。因此,在反应后期化学反应过程成为整个转化反应的控制步骤。转化反应不是基元反应,对CaSO_3·1/2H_2O为0.7级反应,对O_2为2.0级反应。
参考文献：
[1]. 半干半湿法烟气脱硫过程中CaSO_3氧化条件及机理研究[D]. 谭鑫. 北京工业大学. 2003
[2]. 半干半湿法稳定性脱硫实验研究[D]. 王军方. 北京化工大学. 2004
[3]. 半干半湿法脱硫灰在水泥行业中应用的实验研究[D]. 田刚. 北京化工大学. 2004
[4]. 半干半湿法烟气脱硫技术的原理及应用研究[J]. 王凡, 王红梅, 张凡, 林军, 薛兴强. 安全与环境学报. 2004
[5]. 钙基载氧体化学链烟气脱硫技术实验研究[D]. 韩明栋. 青岛科技大学. 2014
[6]. 半干半湿法烟气脱硫灰综合利用研究[C]. 张凡, 王凡, 刘宇, 田刚, 王红梅. 房建材料与绿色建筑. 2009
[7]. 半干半湿法烟气脱硫技术研究[J]. 张凡, 张伟, 杨霓云, 王红梅, 崔平. 环境科学研究. 2000
[8]. 烧结烟气脱硫技术[C]. 李达志. 第七届(2009)中国钢铁年会论文集（下）. 2009
[9]. 半干法烧结烟气脱硫灰改性及应用研究[D]. 姚璐. 重庆大学. 2016
[10]. 循环流化床烧结烟气脱硫灰改性工艺研究[D]. 卞京凤. 河北科技大学. 2009