• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
基于响应面的粉煤灰湿法脱硫条件优化与机理
  • 63
  • 作者

    鞠恺刘颖李新任武昂鱼郑唐仁龙金鹏康孙丽萍

  • 单位

    西安科技大学建筑与土木工程学院 陕西彬长矿业集团发电公司 隆基乐业光伏科技(西咸新区)有限公司西安科技大学能源学院 西安交通大学人居与环境工程学院 陕西省现代建筑设计研究院有限公司

  • 摘要
    为考察粉煤灰作为脱硫剂的脱硫效果与机理,采用单因素实验与响应面法对参数粉煤灰浆液固液比(A)、SO2浓度(B)、气体流量(C)进行分析,并结合X射线荧光光谱、扫描电镜等手段探索粉煤灰湿法脱硫的反应机理。结果表明:在一定范围内,提高固液比可以通过升高pH的方式来提升穿透时间、SO2总吸附量与单位粉煤灰浆液吸附SO2量,但当固液比超过100/100后会出现穿透时间与SO2吸附量下降的现象。随着SO2浓度增加,粉煤灰浆液对SO2的吸附量呈现先升高后降低的趋势,SO2浓度为750 ppm时取得最大吸附量的64.35 mg,高SO2浓度能显著降低穿透时间。提升气体流量,穿透时间、SO2总吸附量与单位质量粉煤灰浆液吸附SO2量均有所降低。响应面分析显示:影响穿透时间因素的主次顺序为C、B、A、BC、AC、AB;影响SO2总吸附量因素的主次顺序为B、A、C、AB、BC、AC;影响单位质量粉煤灰浆液吸附SO2量因素的主次顺序为A、B、C、AB、AC、BC。最佳脱硫工艺条件为固液比为0.87、SO2浓度为472 ppm、气体流量为1500 mL/min。对脱硫前后粉煤灰的XRF和SEM分析显示:脱硫后粉煤灰硫氧化物含量显著增多,原表面板状Ca(OH)2生成了块状和针棒状物的CaSO4·2H2O和CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O。可能的脱硫机理为:粉煤灰在水中溶出大量Ca2+和OH-。SiO2和Al2O3在强碱条件下与Ca(OH)2反应,生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等胶凝物质(C-S-H和C-A-H凝胶)。当含硫烟气通入粉煤灰浆液中,SO2转移至液相,形成H+,HSO3-和SO32-,H+与粉煤灰浆液反应,使粉煤灰中含有的Ca2+、Fe3+等元素浸出并催化氧化溶解于粉煤灰浆液中的SO2气体,生成H2SO4与CaSO4,CaSO4与浆液中水分子结合后以CaSO4·2H2O形式析出。
  • 关键词

    粉煤灰湿法脱硫固液比响应面分析脱硫机理

  • 文章目录
    0 引言
    1 材料与方法
    1.1 材料与主要仪器
    1.2 实验方法
    1.2.1 实验装置与测定步骤
    1.2.2 脱硫性能测定
    1.2.3 单因素探索实验
    1.2.4 响应面优化实验
    2 结果与讨论
    2.1单因素实验
    2.1.1固液比对脱硫效率影响
    2浓度对脱硫效率影响'>2.1.2 SO2浓度对脱硫效率影响
    2.1.3 气体流量对脱硫效率影响
    2.2 响应面优化实验
    2.2.1 实验设计与结果
    2.2.2 模型建立及方差分析
    2.2.3 响应面分析
    2.2.4 条件优化及实验验证
    2.3 粉煤灰湿法脱硫机理
    2.3.1 XRF分析
    2.3.2 SEM分析
    2.3.3 机理分析
    3 结论
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