球团脱硫灰在湿法脱硫中的特性及脱硫性能研究

作     者：刘高珍 

作者单位：广东海洋大学 

学位级别：硕士

导师姓名：贾明生;张乾熙;李红红

授予年度：2022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] 0806[工学-冶金工程] 080601[工学-冶金物理化学] 

主      题：球团脱硫灰 水合特性 消溶特性 CaSO3氧化 烟气脱硫 

摘      要：钢铁厂球团工艺半干法脱硫技术具有投资少、无废水污染、占地小等特点,得到广泛利用,但其脱硫副产物球团脱硫灰中含有大量不稳定成分,尤其是亚硫酸钙含量较高,难以有效利用,只能堆弃或填埋,造成资源浪费和环境污染。某钢铁企业为践行环保与循环经济理念,致力推行固废不出厂工业化模式,在研究了球团脱硫灰物理化学特性的基础上,结合其Ca CO、Ca(OH)、Ca O占比大的特性,提出了球团脱硫灰用于钢厂自备电厂湿法烟气脱硫的利用方法。若能将其利用到湿法脱硫中,不仅可以减少废弃物堆积造成的环境污染,还能降低脱硫成本。开展球团脱硫灰用于电厂湿法脱硫利用方面的研究,获得高附加值利用脱硫灰资源的新技术,具有重要的经济意义和社会效益。首先,利用球团脱硫灰和石灰石粉掺混用作湿法烟气脱硫剂,探究复合脱硫剂的水合特性、消溶特性,检测脱硫剂的相关指标。水合实验研究结果表明:水合时间增加有利于脱硫剂比表面积的增大,进而改善脱硫剂的水合特性。消溶实验研究结果表明:降低脱硫浆液的p H值及氯离子浓度有利于复合脱硫剂溶解率的提高,而增大脱硫剂中球团脱硫灰的占比,溶解率先升高后降低;因而球团脱硫灰在脱硫剂中比重不宜过大。其次,在酸性溶液中,采用氧气进行强制氧化复合脱硫剂浆液中的Ca SO,改善石膏品质,使其湿法脱硫产物更好的应用于建材等行业。结果表明,延长氧化时间、增大氧气流量有利于Ca SO氧化率的提高,而升高脱硫剂中Ca SO含量将会降低氧化率。由于球团脱硫灰成分复杂,杂质含量高,其中Si O、AlO、FeO、Mg O、Ca SO等对湿法脱硫具有重要影响。研究表明,Mg O会促进脱硫剂的溶解,进而促进湿法脱硫;而Si O、AlO、FeO、Ca SO在脱硫剂中含量低时起促进作用,当超过一定含量时,促进作用减弱。然后,基于相似性原理,自行设计搭建了一套小型脱硫塔实验装置,模拟实际脱硫工况,探究复合脱硫剂对脱硫率的影响。小型脱硫塔装置总高近3m,下部总高约2.5m,内壁直径0.6m,由氧化系统、喷淋系统、模拟烟气系统、烟气检测模块、浆液p H值检测模块等组成。喷淋层有上下3层,喷液流量由电磁流量计实时显示,模拟烟气由小型脱硫塔下部进入,通过对脱硫塔出口烟气中SO浓度检测,研究分析了出口SO浓度与不同SO初始浓度、喷液流量及球团脱硫灰占比的关系。测试结果表明,初始烟气中SO浓度降低、喷液流量增大、球团脱硫灰占比适当增加有利于脱硫率的提高。最后,在建有2台350MW亚临界燃煤发电机组的某钢铁企业自备电厂进行工业化应用试验。自备电厂原来用石灰石进行湿法烟气脱硫,现改用掺有球团脱硫灰的复合脱硫剂。复合脱硫剂中球团脱硫灰的添加试验从5%比例开始,并按5%为梯度逐渐增加。试验结果表明,随着球团脱硫灰占比的升高,脱硫率都在95%以上,SO排放浓度均在11mg/m以下,达到超低排放要求。为保证脱硫容量及石膏品质,复合脱硫剂中球团脱硫灰占比不宜超过25%。