含碱工业废弃物煅烧及固硫反应动力学特性研究

摘要

目前，我国潜在的煤炭资源和燃煤发电的经济性决定了煤炭在能源消费中仍占据主导地位，由此造成的燃煤污染一直是我国环境污染的重点，其中控制含硫污染物的排放是治理燃煤污染的一项重要内容。大量工业废弃物堆积排放，污染周边环境，如果能够利用其脱硫，不仅可以减少废弃物堆积造成的环境污染，而且能达到以废治污的目的，环境保护和经济效益非常可观。本文正是基于此考虑，对部分工业废弃物用于燃煤固硫的煅烧和固硫反应动力学特性进行了系统研究。 首先，本文利用热重分析仪对白泥、电石渣、碱渣和盐泥4种工业废弃物及淄博石灰石进行煅烧实验研究，分析其煅烧反应动力学参数——活化能E，并通过分析煅烧实验的数据，预测4种工业废弃物的固硫性能。研究结果表明，废弃物的煅烧分解温度区间比石灰石大，使得废弃物在不同反应温度下固硫时其有效离子利用率相对较大，取得更好的固硫效果。白泥和电石渣有着相似的煅烧反应动力学特性，煅烧反应的活化能都随着煅烧度的增加而减小，碱渣和盐泥的煅烧反应动力学特性相似，煅烧反应活化能随着煅烧度的增加而增大。由此可以推测，白泥、电石渣具有类似的固硫反应动力学特性，盐泥和碱渣的固硫反应动力学特性相似。 其次，本文利用等效粒子模型研究4种工业废弃物和淄博石灰石的固硫反应动力学特性，计算并分析了动力学参数——活化能E、表面化学反应速率常数k和产物层扩散系数Ds。结合固硫剂的固硫反应温度特性，综合分析其固硫性能。研究结果表明，无论在表面化学反应控制阶段还是在产物层扩散控制阶段，等效粒子模型都能很好地描述工业废弃物和淄博石灰石的固硫反应过程。废弃物中含有较多的碱金属氧化物，明显提高了固硫反应的化学反应速率常数和产物层的有效扩散系数。综合分析动力学参数k、D<,s>、E<,a>、E<,p>及温度特性曲线得出，白泥和电石渣具有相似的固硫反应特性，碱渣与盐泥的固硫反应特性相似； 电石渣和白泥的固硫效果较好，盐泥次之，石灰石较差，碱渣的固硫效果最差。 最后，本文研究了添加Ba(OH)<,2>对4种工业废弃物和淄博石灰石的固硫反应温度特性及动力学特性的影响规律。结果表明，添加Ba(OH)<,2>能够明显改善各种固硫剂的固硫效果，增加有效离子的利用率，使得各种废弃物与石灰石的高温固硫反应性能得到了改善；添加Ba(OH)<,2>，不同程度地降低了固硫剂在表面化学反应控制阶段的活化能E<,a>，而增加了产物层扩散阶段的活化能E<,p>；加入Ba(OH)<,2>后，电石渣、碱渣和盐泥化学反应控制阶段的速率常数都降低，白泥、石灰石化学反应控制阶段的速率常数都提高，白泥、电石渣和石灰石产物层扩散控制阶段的产物层扩散系数增大，碱渣和盐泥产物层扩散控制阶段的产物层扩散系数减小。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号表

原创性声明及关于学位论文使用授权的声明

1绪 论

2实验系统与研究方法

3含碱工业废弃物的煅烧分解反应动力学特性研究

4含碱工业废弃物的固硫反应动力学特性研究

5固硫添加剂对废弃物固硫反应动力学特性的影响规律

6全文总结和建议

参考文献

致 谢

攻读硕士期间发表的学术论文目录及获奖情况