【摘要】：隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,對化石能源的依賴也愈加嚴(yán)重�；茉吹睦眠^程中伴隨著大量二氧化硫(SO_2)氣體的排放。它對生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重傷害,所以對SO_2的脫除是必然的。煙氣脫硫是目前最主要的脫硫方式,其中氧化鎂(MgO)濕法煙氣脫硫具有低投資、工藝設(shè)備占地面積小、系統(tǒng)操作簡便快捷、脫硫效率高以及脫硫副產(chǎn)物(鎂石膏)潛在回收價(jià)值高等優(yōu)勢受到國內(nèi)外的逐步推廣。由于氧化鎂原料價(jià)格較貴,對于副產(chǎn)物的再生循環(huán)始終是有必要的。目前,一些研究者主要通過加入抗氧化劑來抑制鎂石膏中的亞硫酸鎂(MgSO_3)的氧化,以煅燒MgSO_3生成MgO再次作為脫硫劑和生成SO_2來制造硫酸。也有其他研究者制備不同類型的鈷基催化劑來催化MgSO_3的氧化制造高純度的硫酸鎂(MgSO_4)。然而這些方法雖然避免了直接煅燒鎂石膏,但也消耗了催化劑,同時(shí)也增加了工藝成本。本課題主要思路是針對在直接煅燒鎂石膏的過程中溫度過高,會導(dǎo)致再生MgO燒結(jié)失活而影響后續(xù)脫硫的問題。先在熱力學(xué)上探討了硫蒸氣與鎂石膏之間的反應(yīng)可行性,提出了采用加熱硫磺和硫渣生成的蒸氣來低溫還原分解鎂石膏的方法。此外,我們還研究了礦化劑的加入對硫蒸氣還原分解鎂石膏的影響。主要內(nèi)容和結(jié)論如下:1、通過熱力學(xué)模擬軟件和自制的反應(yīng)器進(jìn)行了硫蒸氣與鎂石膏之間的反應(yīng),表明在硫蒸氣存在下,鎂石膏中MgSO_4的分解溫度可顯著降低。在N_2氣氛下鎂石膏中MgSO_4的最初分解溫度為約850°C,而在硫蒸氣氛圍下鎂石膏中MgSO_4的有利分解溫度為750°C。此外,在硫蒸氣存在下再生MgO的脫硫活性遠(yuǎn)高于在N_2氣氛下再生的MgO的脫硫活性,并且略高于新鮮輕燒的MgO。2、在硫蒸氣還原鎂石膏過程中,當(dāng)硫蒸氣分壓為1674 Pa,鎂石膏再生管式爐(MGR)的溫度為750°C,MGR反應(yīng)物質(zhì)中石英砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%,氣時(shí)空速(GHSV)為1200 h~(-1)和在MGR中反應(yīng)物質(zhì)的載料量為16 g時(shí),氣態(tài)產(chǎn)物中的SO_2濃度可達(dá)到19%(體積含量)。它顯著高于常規(guī)硫酸裝置中所需要的SO_2濃度,因此可明顯提高硫酸裝置的生產(chǎn)效率。通過動力學(xué)模型擬合的方法,硫蒸氣與鎂石膏中MgSO_4反應(yīng)的機(jī)理模型確定為成核模型。得到的表觀活化能E和反應(yīng)前指數(shù)因子A分別為76.51 kJ/mol和228.66min~(-1)。3、在硫蒸氣還原鎂石膏的過程中,通過在反應(yīng)物料中添加Fe_2O_3、Al_2O_3、CaO和CaCl_2等幾種礦化劑。發(fā)現(xiàn)CaO的促進(jìn)效果最好,其SO_2的濃度達(dá)到了12.24%。此外,摻入質(zhì)量比為5%的Fe_2O_3促進(jìn)作用也比較良好。因此,CaO和Fe_2O_3是良好的鎂石膏分解礦化劑。4、在硫渣蒸氣氛圍下,鎂石膏中MgSO_4的分解溫度也顯著降低。與硫蒸氣相比,硫渣蒸氣更有利于鎂石膏的分解,在750°C時(shí)更有利于鎂石膏中MgSO_4的完全分解。硫渣蒸氣還原鎂石膏再生MgO的脫硫活性與硫蒸氣氛圍下再生MgO的脫硫活性相當(dāng),它們都略高于新鮮輕燒的MgO活性。5、在硫渣蒸氣還原鎂石膏實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)硫渣加熱溫度為250°C,MGR的溫度為750°C,MGR反應(yīng)物質(zhì)中石英砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%,GHSV為1200 h~(-1)和在MGR中反應(yīng)物料的加載量為16 g時(shí),氣態(tài)產(chǎn)物中的SO_2濃度可達(dá)到21.5%。它不僅顯著高于常規(guī)硫酸裝置中酸性氣體中的SO_2濃度同時(shí)也高于硫蒸氣氛圍下生成SO_2濃度的最大值。
【圖文】：

圖 1-1 中國煤炭消耗量及其在能源結(jié)構(gòu)中占比的變化ariation of China's coal consumption and its share in energy和燃煤火力發(fā)電廠中，煤炭等化石燃料的燃燒是獲取的熱量驅(qū)動蒸汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)行，產(chǎn)生我而，中國大部分可利用的煤炭含有在 1-3%范圍的，，會產(chǎn)生大量危害性較大的二氧化硫(SO2)和氮 展示了近年來中國大陸(不含香港、澳門和臺灣等

硫蒸氣對鎂法煙氣脫硫石膏的還原分解性能及機(jī)理研究勢圖[5]。從圖中的數(shù)據(jù)可以看出，中國近年來對脫硫工作體呈現(xiàn)出逐年減少的趨勢，但是我們要有清醒的認(rèn)知，巨任務(wù)仍然是我們需要堅(jiān)持的。在未來相當(dāng)長的一段時(shí)進(jìn)尋求環(huán)境友好可替代能源的發(fā)展，煤炭占比仍將持續(xù)設(shè)綠水青山的環(huán)保型國家，我們既要積極尋求更友好的脫硫技術(shù)的發(fā)展和改進(jìn)方面做出持續(xù)的努力工作。
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X701.3;TQ031.6

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳小華;李小平;賀坤;;煙氣脫硫石膏對鹽堿土改良在上海濱海綠化的示范[J];園林;2018年01期

2 羅杏金;;燃煤電廠煙氣脫硫石膏綜合利用途徑及潛力探討[J];資源節(jié)約與環(huán)保;2016年09期

3 尹維新;洪彩霞;;煙氣脫硫石膏的基本性能分析及應(yīng)用發(fā)展[J];太原科技;2006年11期

4 羅春;蔣湛;馬立實(shí);周超平;王穎杰;;武漢地區(qū)燃煤電廠煙氣脫硫石膏利用前景分析[J];環(huán)境研究與監(jiān)測;2007年04期

5 王亮;劉應(yīng)宗;;天津市煙氣脫硫石膏綜合利用的管理研究[J];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年02期

6 樂勝,張衛(wèi)華,徐志遠(yuǎn);煙氣脫硫石膏的性能及其在建材行業(yè)中的應(yīng)用[J];山東電力技術(shù);2000年05期

7 徐效雷;煙氣脫硫石膏生產(chǎn)紙面石膏板[J];上海建材;1997年01期

8 驁騏;;電廠煙氣脫硫石膏和粉煤灰綜合利用可行性分析[J];價(jià)值工程;2019年24期

9 姜瑜;;煙氣脫硫石膏農(nóng)業(yè)資源化利用研究進(jìn)展[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2007年28期

10 羅春;蔣湛;周超平;馬立實(shí);王穎杰;;武漢地區(qū)燃煤電廠煙氣脫硫石膏利用前景分析[J];江蘇環(huán)境科技;2007年S2期

相關(guān)會議論文 前10條

1 段鵬選;張曄;苗元超;;煙氣脫硫石膏的基本性能研究[A];2008中國建筑材料聯(lián)合會石膏建材分會（籌）年會暨第三屆全國石膏技術(shù)交流大會論文集[C];2008年

2 王棟民;羅小紅;范德科;劉曉斌;惠飛;;煙氣脫硫石膏粒徑分布特征研究[A];2008中國建筑材料聯(lián)合會石膏建材分會（籌）年會暨第三屆全國石膏技術(shù)交流大會論文集[C];2008年

3 馮菊蓮;陳紅霞;周夢文;王霞;;煙氣脫硫石膏的特性及應(yīng)用探討[A];2008中國建筑材料聯(lián)合會石膏建材分會（籌）年會暨第三屆全國石膏技術(shù)交流大會論文集[C];2008年

4 高翔;呂繼鋒;;煙氣脫硫石膏開發(fā)利用研究[A];2014中國建筑材料聯(lián)合會石膏建材分會第五屆年會暨第九屆全國石膏技術(shù)交流大會及展覽會論文集[C];2014年

5 羅春;馬立實(shí);吳堅(jiān);周超平;蔣湛;桂賢豐;;武漢地區(qū)燃煤電廠煙氣脫硫石膏利用前景分析[A];2011中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集（第二卷）[C];2011年

6 戴海夏;錢華;景啟國;儲儀萍;耿春女;;上海燃煤電廠煙氣脫硫石膏利用前景分析[A];中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會2006年學(xué)術(shù)年會優(yōu)秀論文集（下卷）[C];2006年

7 陶有生;;煙氣脫硫石膏在建筑業(yè)、建材業(yè)中的應(yīng)用[A];新型建筑材料技術(shù)與發(fā)展——中國硅酸鹽學(xué)會2003年學(xué)術(shù)年會新型建筑材料論文集[C];2003年

8 段鵬選;張曄;苗元超;;煙氣脫硫石膏的基本性能研究[A];房建材料與綠色建筑[C];2009年

9 駱書;許勝男;湯海燕;張文琪;李曉菲;尹文萱;;煙氣脫硫石膏制備石膏晶須的FTIR表征[A];第十六屆全國分子光譜學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

10 楊新亞;高德武;余永忠;王華;;石膏模盒是煙氣脫硫石膏綜合利用的有效途徑[A];2011中國建筑材料聯(lián)合會石膏建材分會第二屆年會暨第六屆全國石膏技術(shù)交流大會及展覽會論文集[C];2011年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前3條

1 周建國 王蔚 高杰;江陰煙氣脫硫石膏利用項(xiàng)目運(yùn)行[N];中國環(huán)境報(bào);2006年

2 王桂勇;煙氣脫硫石膏將成為優(yōu)質(zhì)水泥緩凝劑[N];中國建材報(bào);2006年

3 李錚;重慶潔宇開發(fā)適銷對路產(chǎn)品[N];中國電力報(bào);2003年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 賀坤;煙氣脫硫石膏控制平原河網(wǎng)地區(qū)農(nóng)業(yè)面源磷流失的研究[D];華東師范大學(xué);2018年

2 王宏霞;煙氣脫硫石膏中雜質(zhì)離子對其結(jié)構(gòu)與性能的影響[D];中國建筑材料科學(xué)研究總院;2012年

3 毛玉梅;煙氣脫硫石膏改良圍墾灘涂鹽堿土研究[D];華東師范大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 萬東海;硫蒸氣對鎂法煙氣脫硫石膏的還原分解性能及機(jī)理研究[D];青島科技大學(xué);2019年

2 陳國鋒;工業(yè)廢料煙氣脫硫石膏改性及其在建筑工程中的應(yīng)用研究[D];天津大學(xué);2017年

3 李賢;煙氣脫硫石膏淋洗對珠江河口圍墾土壤重金屬形態(tài)的影響[D];暨南大學(xué);2013年

4 張翼;煙氣脫硫石膏—粉煤灰墻體材料研究[D];寧波大學(xué);2012年

5 毛樹標(biāo);煙氣脫硫石膏綜合利用分析[D];浙江大學(xué);2005年

6 周光星;煙氣脫硫石膏對硅酸鹽水泥性能影響的研究[D];武漢理工大學(xué);2011年

7 童澤軍;煙氣脫硫石膏修復(fù)重金屬污染圍墾灘涂土壤技術(shù)初步研究[D];暨南大學(xué);2010年

本文編號：2595541