造纸白泥替代石灰石用于湿法脱硫系统实验研究与应用

作     者：范紫瑄 

作者单位：华北电力大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马双忱;郭逍

授予年度：2020年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：脱硫 白泥 石膏结晶 亚硫酸盐氧化 黑液处理 

摘      要：随着我国生态文明建设的深入进行,“两山理论及循环经济已成为经济与社会发展的重要指引,在某些副产白泥地区,将造纸白泥用以替代石灰石进行湿法脱硫具有重要的经济、环境和社会价值,但白泥中可溶性盐分浓度高,影响湿法脱硫效果,造成白泥脱硫石膏脱水困难、亚硫酸盐含量偏高等问题。本研究针对广西某电厂白泥脱硫的运行现状,通过实验设计解决其在白泥脱硫过程中出现的问题。现场采样后进行EDS、XRD、XRF、SEM粒径分析等表征化验分析,对比该厂所用白泥及石灰石特性,得出Na、Mg、Si、Cl、K均高于石灰石,白泥中Na为石灰石的8.8倍;Cl为石灰石的11倍;Si为石灰石的6倍;石灰石中位径为白泥的6倍,最大粒径为白泥的10倍。并且根据现场采集数据建立模糊数学评价模型,对白泥、石灰石、二者混用三种脱硫方式开展综合技术评价,得出白泥脱硫综合效益最高,为白泥完全替代石灰石脱硫提供了理论基础。根据白泥所含可溶性杂盐成分,探究其中各金属离子对亚硫酸盐氧化及石膏结晶的影响。为探究白泥带入的金属离子对SO氧化过程的影响,自行设计了一套实验系统研究给定温度条件下白泥中各单一盐分对SO氧化率、溶解氧及氧传质系数的影响。实验表明:金属离子浓度越高会抑制氧传质,降低SO氧化率;不同金属离子种类对亚硫酸钙的抑制效果排序依次如下:NaSi OFe ClAl C lMg C lZn C lKClNa C l空白。继而通过实验探究白泥中可溶性杂盐Na、Mg、Si O、K、Al、Fe、Zn等对石膏结晶的影响规律。结果表明:白泥中大量可溶性杂盐的存在会影响石膏结晶形状从而影响石膏脱水性能,其中Si O影响最为显著,其次为Al、Na、Fe,Mg及K影响相对较弱。研究结果对精准调控白泥中杂质提供了实验依据。针对现场白泥脱硫时运行出现的脱硫黑液问题,应用压实后的甘蔗渣作为过滤材料,就地取材以废治废,符合循环经济理念。将旋流器溢流黑液进行EDS、粒径等理化特性分析,通过热重分析、TOC判断其有机碳含量,通过过滤实验考察甘蔗渣的过滤效果。当滤料密度≥278kg/m时,实现滤料孔隙与过滤颗粒直径相匹配情况下,可以实现良好的过滤效果。在广西某电厂开展了白泥脱硫工业化试验,运行结果表明,脱硫效率达标,石膏含水量满足水泥添加剂要求。对白泥脱硫的技术经济评估表明,应用白泥脱硫直接经济效益为1022万元/年,对发展循环经济和生态工业有重要的借鉴价值。