制碱白泥应用于燃煤烟气脱硫脱汞的实验研究

摘要

白泥是工业制碱过程中产生的废渣，弃置堆放会对环境产生巨大的危害，如何处理它是业界的一大难题。随着我国发展循环经济的步伐，对白泥的再利用研究受到学界的广泛关注。由于白泥拥有特殊的性质和成分，可以将它作为燃煤电厂烟气中污染物二氧化硫和汞的脱硫剂和吸附剂进行研究。本文以白泥为研究对象，对比了白泥和石灰石的湿法脱硫的反应特性；并将白泥改性，研究改性后白泥吸附汞的效果；对白泥运用于湿法脱硫进行经济性分析，指出相应的优缺点并给出了建议。 在小型脱硫台架上对白泥和石灰石进行脱硫对比实验，采用单因素控制法，选取了不同的入口SO2浓度、液气比、pH值，不同比例的白泥及石灰石混合物，考察这些条件下的脱硫反应特性。结果表明：白泥中含有Ca(OH)2、Mg(OH)2这些中强碱，且粒径更小，比表面积更大，所以它相比石灰石的反应活性更强；在相同初始SO2浓度及液气比条件下，白泥的脱硫效率优于石灰石，且在高SO2入口浓度下，其效果更显著；当白泥浆液pH值降低到7以下时，脱硫效率相比pH值大于7时降低；将白泥及石灰石的掺混后，白泥比例越大，脱硫效率越高。 在吸附脱汞实验台架上对改性白泥进行脱汞实验，研究了温度、气氛、SO2浓度对改性白泥脱汞效率的影响。结果表明：白泥经改性后，脱汞效率得到显著提升，白泥对汞的吸附为物理吸附，而改性白泥对汞既有物理吸附也有化学吸附，其组分中的MnO2与汞在常温下反应生成Hg2MnO2，CaO、MgO能与汞发生吸热反应，随着反应温度的提高，改性白泥的脱汞效率也会得到提高；在N2、SO2、HCl&SO2的三种气氛下，改性白泥在120℃条件下的脱汞效率最高，在HCl气氛下，改性白泥在80℃时，脱汞效率最高；改性白泥在四种气氛下的脱汞效率由大到小顺序依次是HCl气氛、HCl&SO2气氛、SO2气氛、N2气氛；当模拟烟气中SO2浓度较低为1140mg/m3时，SO2可以在改性白泥表面与CaO反应产生活化区，促进Hg0被氧化和吸附，当SO2浓度为2280mg/m3和3420mg/m3时，SO2抑制了Hg0被氧化并吸附。 建立了白泥湿法脱硫经济模型，并对实际案例进行了计算。白泥替代石灰石后，可以节约脱硫剂成本、电耗成本，同时会增大水耗成本和设备投资，采用白泥同时存在着优点和缺点，需要对已有脱硫设备进行改造，电厂要根据自身实际情况来做抉择。

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