污泥钙化制备脱硫剂及其炉内脱硫性能研究

摘要

基于我国污泥处置压力大、处理成本高以及SO2对人类健康、生态环境的危害日益严重等问题，本文利用污泥制备新型脱硫剂，不仅污泥处理成本低、脱硫效果好，还可以回收污泥中的热值，达到污泥以废治废及资源化的综合目标，具有广阔的发展前景。
　　论文以Ca/TS、含水率、粒径、添加剂作为控制变量制备脱硫剂，推导出石灰与污泥反应过程中含水率、脱硫剂摩尔钙及热值计算式，计算值与实验值吻合较好，为钙化污泥脱硫剂的工程应用提供依据。
　　搭建脱硫反应实验台，以燃烧温度、SO2入口浓度、钙硫摩尔比、脱硫剂粒径、脱硫剂含水率为因素，设计5因素4水平正交实验方案，实验研究钙化污泥脱硫剂的脱硫效率及各因素对脱硫效果的影响规律，对正交实验数据进行极差和方差分析，得到影响脱硫剂脱硫效率因素的显著水平次序为燃烧温度＞钙硫比＞脱硫剂粒径＞SO2浓度＞含水率。以碳酸钠、氧化铁和醋酸为添加剂，研究添加剂的种类及配比对固硫率的影响。研究结果表明:污泥钙化制备脱硫剂最佳制备工艺为:脱硫剂粒径0.425～0.6mm、含水率30％、氧化铁添加量6％，最优脱硫条件为温度900℃、钙硫摩尔比Ca/S=2.0、SO2入口浓度1％，固硫率达到61.86％，高于纯氧化钙的固硫率。
　　通过电镜扫描对钙化污泥脱硫剂形貌进行分析，利用孔隙率及比表面积测试仪对脱硫剂孔隙率及比表面积进行测试，利用分形维数及孔隙分布规律，研究钙化污泥脱硫剂孔隙结构，并与纯氧化钙进行比较。结果表明:钙化污泥脱硫剂孔隙率为36.94％、比表面积为28.32 m2/g，分别比纯氧化钙的32.02％、19.80 m2/g大，钙化污泥脱硫剂分形维数为1.8528比纯氧化钙的1.8969小，孔隙结构的不规则程度比纯氧化钙低，脱硫剂空隙率、比表面积越大，与SO2接触越充分，不规则程度越低，SO2在孔隙内扩散阻力越小，使得钙化污泥脱硫剂的脱硫效果比纯氧化钙好。
　　本文研究结果对污泥的资源化利用具有一定的参考价值。

目录

声明

摘要

主要符号表

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 污泥的来源、性质及危害

1．1．2 国内外污泥处置技术

1．1．3 我国SO2排放现状及危害

1．1．4 SO2主要脱除技术

1．2 研究进展

1．2．1 污泥石灰干化研究进展

1．2．2 脱硫剂研究进展

1．2．3 炉内脱硫特性研究

1．3 已有研究不足

1．4 研究内容及其意义

1．5 本章小结

第二章 污泥钙化制备脱硫剂研究

2．1 脱硫剂制备实验系统

2．1．1 实验制备方法及装置

2．1．2 实验制备材料

2．1．3 实验制备工况

2．2 实验及分析结果

2．2．1 脱硫剂形状

2．2．2 脱硫剂含水率的分析

2．2．3 脱硫剂摩尔钙分析

2．2．4 脱硫剂热值分析

2．3 本章小结

第三章 脱硫剂性能测试方法及结果

3．1 实验系统及装置

3．1．1 脱硫性能实验

3．1．2 实验工况

3．2 数据处理

3．2．1 钙硫比计算

3．2．2 固硫率测定

3．3 正交实验设计及结果

3．4 本章小结

第四章 脱硫剂性能实验数据分析

4．1 正交实验数据计算及分析

4．1．1 极差分析

4．1．2 方差分析

4．2 影响脱硫效率因素分析

4．2．1 温度

4．2．2 钙硫比

4．2．3 脱硫剂粒径

4．2．4 SO2入口浓度

4．2．5 含水率

4．3 添加剂选择及影响分析

4．3．1 添加剂及对脱硫效率的影响

4．3．2 钙化污泥脱硫剂添加剂的选择

4．4 本章小结

第五章 钙化污泥脱硫剂孔隙结构表征

5．1 实验测试

5．1．1 实验装置

5．1．2 测试样品

5．2 分形维数表征

5．2．1 分形维数测定原理及图像处理

5．2．2 结果及讨论

5．3 脱硫剂宏观孔隙特征

5．4 脱硫剂微观孔隙特征

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

作者在校期间发表论文清单