基本信息
- 項目名稱：
- 粉煤灰的火山灰特性應用于脫硫的實驗研究
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 本實驗取循環(huán)流化床粉煤灰為主要原料，首先測定并分析粉煤灰的物理化學特性，通過粉煤灰與鈣基吸收劑水合活化反應的正交實驗和單因素實驗以及物理激發(fā)和化學激發(fā)作用的單因素實驗，找到高鈣灰與鈣基吸收劑水熱化合制備脫硫劑的最佳制備條件，研究各因素對產(chǎn)物特性的影響，并找出最優(yōu)水合活化條件；將最優(yōu)化條件下制備的脫硫劑用于脫硫模擬實驗，研究各脫硫因素對脫硫率和鈣利用率等的影響。
- 詳細介紹：
- 我們通過分析國內(nèi)外的脫硫現(xiàn)狀，旨在找到一種粉煤灰資源化的有效途徑——將其用于脫硫。本實驗取循環(huán)流化床粉煤灰為主要原料，首先測定并分析粉煤灰的物理化學特性，通過粉煤灰與鈣基吸收劑水合活化反應的正交實驗和單因素實驗以及物理激發(fā)和化學激發(fā)作用的單因素實驗，找到高鈣灰與鈣基吸收劑水熱化合制備脫硫劑的最佳制備條件，研究各因素對產(chǎn)物特性的影響，并找出最優(yōu)水合活化條件；將最優(yōu)化條件下制備的脫硫劑用于脫硫模擬實驗，研究各脫硫因素對脫硫率和鈣利用率等的影響。皆為高鈣灰脫硫劑的工業(yè)化生產(chǎn)提供依據(jù)。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 作品目的：本研究針對目前高鈣灰的排放量增大和資源化利用率較小的現(xiàn)狀，旨在找到一種高鈣灰資源化利用的途徑。 基本思路：取循環(huán)流化床粉煤灰為主要原料，首先測定并分析粉煤灰的物理化學特性，通過實驗，找到高鈣灰與鈣基吸收劑水熱化合制備脫硫劑的最佳制備條件，研究各因素對產(chǎn)物特性的影響，并找出最優(yōu)水合活化條件；將最優(yōu)化條件下制備的脫硫劑用于脫硫模擬實驗，研究各脫硫因素對脫硫率和鈣利用率等的影響。
科學性、先進性及獨特之處
- 作品的科學性：粉煤灰的活性物質SiO2和Al2O3在有鈣基吸收劑存在的條件下發(fā)生火山灰反應生成以水化硅酸鈣、水化硅鋁酸鈣為主的一系列水化產(chǎn)物，增大比表面積，促進氣、固擴散，并具有高持水性能，可以保持鈣基吸收劑表面濕潤，這些都對SO2的吸收大為有利。作品的先進性及獨特之處：將粉煤灰用于脫硫既可以節(jié)約能源，又可以消除粉煤灰和二氧化硫兩大污染。為脫硫劑制備提供方向；為工業(yè)化應用提供參考。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 我們研究的高效“干法/半干法脫硫粉煤灰脫硫劑”能更好的運用到工業(yè)脫硫工程領域中，可大量減少排放的廢水量，不易造成二次污染；占地面積小，投資與運行維護費用低；避免了脫硫裝置的腐蝕等一些設備損壞問題。其次，降低了小型以及老型燃煤電廠技術設備的改進程度，從而減低了其改造成本。粉煤灰脫硫劑的研發(fā)成功，可以廣泛運用于煙氣治理領域。
學術論文摘要
- 本文取循環(huán)流化床粉煤灰為主要原料，首先測定并分析粉煤灰的物理化學特性，通過對粉煤灰的物理激發(fā)、化學激發(fā)和添加激發(fā)劑的實驗，研究各激發(fā)因素對產(chǎn)物特性的影響。對比結果表明，當反應溫度為90℃，反應時間為12 h，灰鈣比為5，水固比為15時粉煤灰的活性提高最大，比表面積為64.16 m2/g，當Na2SiO3?9H2O的加入量與Ca(OH)2質量之比為1.5時，粉煤灰比表面積增大到122.84317 m2/g。說明Na2SiO3?9H2O為最好的激發(fā)劑。最后結合粉煤灰物理改性利用和化學改性利用的優(yōu)點將粉煤灰激發(fā)后用于煙氣模擬脫硫實驗。實驗結果表明：在自制的固定床脫硫模擬裝置中，當氣體流量為0.1 m3/h，SO2初始濃度為2000 mg/m3，進氣溫度為60℃，各類型脫硫劑采用蒸汽增濕20%，煙氣不增濕，Ca/S為1.3時，制備的粉煤灰脫硫劑對SO2的吸附性能優(yōu)于市售一級活性炭，脫硫效果顯著，具有工程應用前景，為企業(yè)煙氣脫硫提供了理論依據(jù)。
獲獎情況
- 該作品于2011年4月被福建工程學院推薦為第十屆“挑戰(zhàn)杯”福建省大學生課外學術科技作品競賽參賽作品。
鑒定結果
- 本作品是粉煤灰脫硫實驗研究小組在指導老師的指導下撰寫的。除了文中特別加以標注的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。
參考文獻
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同類課題研究水平概述
- 國外：國外的學者從80年代起就對粉煤灰用于干法/半干法煙氣脫硫進行了理論的研究并同時投入工業(yè)應用中。1986年W.Jozewice和Ueno都曾從實驗中得出在半干法脫硫劑中加入粉煤灰可以顯著提高吸收劑的活性。日本北海道電力公司1985年起研究利用粉煤灰摻加石灰作為脫硫劑的干式煙氣脫硫技術，同時成功進行了5000Nm3/h規(guī)模的工業(yè)試驗，并稱之為LILAC工藝；美國稱同樣的工藝為ADVACATE工藝，1982年ADVACATE在小型砂床反應器上進行試驗，1992年在10Mwe工業(yè)機組上試驗獲得98%的脫硫率。F.Montagnaro等人研究利用水蒸氣激活粉煤灰，結果表明在8500C下激活20min可獲得較高的孔隙率和脫硫率。 國內(nèi)：我國的趙毅、龐亞軍、陸永琪、姚瑤等人都曾對此進行過研究。 龐亞軍等人曾利用鈣基吸收劑（CaO和Ca(OH)2）與粉煤灰1:1混合分別以入塔前混合與入塔后混合兩種不同的方式送入干式脫硫塔，結果表明鈣基吸收劑和粉煤灰分別送入塔中同提前混合相比，雖然前者作用有所下降，但是二者一樣可以提高鈣基吸收劑的脫硫率和鈣利用率。 我國的高翔等人也曾研究了各種添加劑對鈣基吸收劑脫硫速度的影響，結果表明直接加入添加劑可以將反應速度提高3.63～6.5倍，F(xiàn)e2O3和ZnO的促進作用最為明顯。這說明Fe2O3的催化作用與其和反應物的接觸幾率、Fe2O3的比例大致呈正比關系。 周屈蘭等人將高鈣灰直接用于煙氣干法脫硫，得到的脫硫結果并不理想。這說明粉煤灰直接利用時Fe2O3的催化作用并不明顯，一方面是由于粉煤灰中Fe2O3的數(shù)量有限，另一方面Fe等金屬離子并沒有溶出以自由狀態(tài)存在；另外，粉煤灰用于煙氣脫硫時對SO2的吸收應該是物理吸收和化學吸收相結合的過程，高鈣灰中的主要活性物質是 ，雖然高鈣灰中CaO成分較高，但 份量有限，因而與SO2接觸反應有限。當SO2被粉煤灰的多孔結構物理吸收以后，不能及時得到化學反應，反而會發(fā)生脫附現(xiàn)象。 楊新飛對有CaSO4存在下粉煤灰與鈣基吸收劑水合特性進行研究后認為CaSO4有利于水合物比表面積的提高。
