含堿工業(yè)廢棄物煅燒及固硫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、目前，我國(guó)潛在的煤炭資源和燃煤發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性決定了煤炭在能源消費(fèi)中仍占據(jù)主導(dǎo)地位，由此造成的燃煤污染一直是我國(guó)環(huán)境污染的重點(diǎn)，其中控制含硫污染物的排放是治理燃煤污染的一項(xiàng)重要內(nèi)容。大量工業(yè)廢棄物堆積排放，污染周邊環(huán)境，如果能夠利用其脫硫，不僅可以減少?gòu)U棄物堆積造成的環(huán)境污染，而且能達(dá)到以廢治污的目的，環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。本文正是基于此考慮，對(duì)部分工業(yè)廢棄物用于燃煤固硫的煅燒和固硫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究。 首先，本

2、文利用熱重分析儀對(duì)白泥、電石渣、堿渣和鹽泥4種工業(yè)廢棄物及淄博石灰石進(jìn)行煅燒實(shí)驗(yàn)研究，分析其煅燒反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)——活化能E，并通過(guò)分析煅燒實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)4種工業(yè)廢棄物的固硫性能。研究結(jié)果表明，廢棄物的煅燒分解溫度區(qū)間比石灰石大，使得廢棄物在不同反應(yīng)溫度下固硫時(shí)其有效離子利用率相對(duì)較大，取得更好的固硫效果。白泥和電石渣有著相似的煅燒反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性，煅燒反應(yīng)的活化能都隨著煅燒度的增加而減小，堿渣和鹽泥的煅燒反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性相似，煅燒反應(yīng)活化

3、能隨著煅燒度的增加而增大。由此可以推測(cè)，白泥、電石渣具有類似的固硫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性，鹽泥和堿渣的固硫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性相似。 其次，本文利用等效粒子模型研究4種工業(yè)廢棄物和淄博石灰石的固硫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性，計(jì)算并分析了動(dòng)力學(xué)參數(shù)——活化能E、表面化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)k和產(chǎn)物層擴(kuò)散系數(shù)Ds。結(jié)合固硫劑的固硫反應(yīng)溫度特性，綜合分析其固硫性能。研究結(jié)果表明，無(wú)論在表面化學(xué)反應(yīng)控制階段還是在產(chǎn)物層擴(kuò)散控制階段，等效粒子模型都能很好地描述工業(yè)廢棄物和

4、淄博石灰石的固硫反應(yīng)過(guò)程。廢棄物中含有較多的堿金屬氧化物，明顯提高了固硫反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)和產(chǎn)物層的有效擴(kuò)散系數(shù)。綜合分析動(dòng)力學(xué)參數(shù)k、D<,s>、E<,a>、E<,p>及溫度特性曲線得出，白泥和電石渣具有相似的固硫反應(yīng)特性，堿渣與鹽泥的固硫反應(yīng)特性相似； 電石渣和白泥的固硫效果較好，鹽泥次之，石灰石較差，堿渣的固硫效果最差。 最后，本文研究了添加Ba(OH)<,2>對(duì)4種工業(yè)廢棄物和淄博石灰石的固硫反應(yīng)溫度特性及動(dòng)

5、力學(xué)特性的影響規(guī)律。結(jié)果表明，添加Ba(OH)<,2>能夠明顯改善各種固硫劑的固硫效果，增加有效離子的利用率，使得各種廢棄物與石灰石的高溫固硫反應(yīng)性能得到了改善；添加Ba(OH)<,2>，不同程度地降低了固硫劑在表面化學(xué)反應(yīng)控制階段的活化能E<,a>，而增加了產(chǎn)物層擴(kuò)散階段的活化能E<,p>；加入Ba(OH)<,2>后，電石渣、堿渣和鹽泥化學(xué)反應(yīng)控制階段的速率常數(shù)都降低，白泥、石灰石化學(xué)反應(yīng)控制階段的速率常數(shù)都提高，白泥、電石渣和石灰石