烟气脱硫灰热分解工艺研究.pdfVIP

  摘 要  半干法烟气脱硫灰是由燃煤电厂烟气脱硫生成的固体粉末，由于其成分复杂 并且组分中大部分为性质极其不稳定的亚硫酸钙，因此脱硫灰综合利用较为困难。 目前脱硫灰除了少量的应用外，大部分用于堆放或填埋处置，这不仅会对环境造 成二次污染，而且会损失硫资源。因此，脱硫灰的的资源化回收再利用成为当前 的迫切需求。为了解决这些问题，本文以亚硫酸钙来模拟脱硫灰，研究了脱硫灰 中其余组分对亚硫酸钙分解的影响。最后以某热电厂脱硫灰为对象，分析了其理 化性质及热分解，并研究了热分解热力学和动力学。研究工作主要包括： （1）脱硫灰物化性质分析。利用扫描电子显微镜（SEM ）来观测脱硫灰的 形貌，发现其组分存在团聚现象。采用了X 射线荧光分析（XRF ）和X 射线衍 射分析（XRD ）分析脱硫灰的成分及物相，得出结论：脱硫灰中的主要成分为 半水亚硫酸钙、氢氧化钙、碳酸钙和二水硫酸钙，含量分别为41% 、22% 、10%、 16%。从TG 曲线可看出从700℃到1200℃，脱硫灰总共存在四个失重阶段。最 后对脱硫灰的部分物理特性进行分析，得出结论：脱硫灰比表面积为2.905 m2/g ， 堆积密度为0.82 g/mL ，含水率0.35% ，酸不溶物含量为2.01% ，pH 值为10.21。 （2 ）用亚硫酸钙模拟脱硫灰进行高温分解的实验。分别研究了温度、Ca(OH) 、 2 CaCO 、Fe O 、粉煤灰、KOH 、NaOH 、SiO 、还原碳粉对CaSO 分解率的影响。 3 2 3 2 3 根据实验结果可知，温度是影响 CaSO3 高温热分解的重要因素，随着温度不断 升高，CaSO3 分解率持续增加；添加 Ca(OH)2 后 900℃时 CaSO3 分解率增加了 7.97% ，1000℃时CaSO3 分解率升高最多，为 16.09%；添加CaCO3 后 900℃时 CaSO 的分解率增加了5.89%，1000℃时CaSO 的分解率降低13.01%；Fe O 在 3 3 2 3 亚硫酸钙的分解过程中不发生作用；通过添加 5%的碳粉，在 1000℃时 CaSO3 分解效率可以达到在1100℃时不添加碳粉时的分解效率。 （3 ）对脱硫灰进行热分解研究可知，温度从1000℃升高到1100℃，脱硫灰 分解率和氧化钙含量分别增长了 38.88%和 11.72%。当升温速率为6℃/min，气 流量为100 mL/min 时对脱硫灰分解最有利。另外，通过热分解实验研究了氢氧 化钙、碳粉、氯化亚铁、氯化亚铜对脱硫灰高温分解的影响。其中对脱硫灰分解 影响作用最显著的为碳粉。添加 5%碳粉后脱硫灰的分解温度从 1100℃降低至 1000℃。在1000℃下，脱硫灰中CaSO3 的分解效率从55.56%提高到89.48%，在 1100℃时，活性氧化钙的含量达到62.27% 。 （4 ）分析了脱硫灰高温分解热力学和动力学。由热力学数据可知，脱硫灰 中亚硫酸钙在分解过程中发生了歧化反应，从而产生硫化钙。采用TGA-DCS 进 行脱硫灰动力分析，得出动力学参数。使用 Kissinger 法计算得到的活化能和指 前因子ln(A/s-1)分别为 194.70 kJ/mol 和 18.09。并用Starink 法和Ozawa-Doyle I     法进行验证，计算所得结果基本一致。最后采用Šatava-Šesták 法，用22 种机理 函数来代入方程进行拟合，分析脱硫灰动力学行为，得出动力学方程。 关键词：半干法烟气脱硫灰；亚硫酸钙；高温热分解；活性 CaO 含量；亚硫酸 钙分解率；