生物炭CO_(2)吸附剂的制备和改性研究进展

CO_(2)作为主要的温室气体,对全球生态系统造成了巨大影响。生物炭因其原料来源广泛、制备成本低廉等原因,被认为是一种具有成本效益的CO_(2)吸附剂,但原始生物炭的结构特性和表面化学性质较差,所以需要对其理化性质进行调整。本综述从生物炭的理化性质出发,对生物炭的制备及改性方法进行了系统的分析,并在前人研究的基础上,对生物炭吸附CO_(2)的机理进行了总结。着重分析了改性过程中生物炭孔隙结构和表面化学性质等的变化对其CO_(2)吸附性能的影响。此外,还探讨了生物炭作为CO_(2)吸附剂在大规模CO_(2)捕集中可能存在的问题,以及未来研究的主要方向,旨在为改性生物炭CO_(2)吸附剂的制备及应用提供理论依据。

基于管流法和旋转法的洗煤泥流变特性比较研究

流变特性对煤泥资源化利用过程中的管道设计及输送至关重要。通过采用管流法和旋转法测定洗煤泥的流变特性,探究了含水率、剪切速率、剪切时间等多种因素对煤泥流变特性的影响,并比较了两种流变特性测定方法。结果表明:洗煤泥的剪切应力随着剪切速率的增大而增大,含水率对高浓度煤泥膏体的流变特性影响更加显著。含水率为27.6%的煤泥膏体属于宾汉性流体,而含水率为31.2%和35.3%的煤泥膏体属于屈服假塑性流体。剪切时间对含水率为27.6%的洗煤泥流变特性影响更加显著。通过比较管流法和旋转法测得的煤泥流变特性,发现两者在含水率对煤泥流变特性的影响上呈现相同的规律,但所测数值有较大差异。管流法可以提供管道泵送过程中的单位管长压降,对煤泥输送管道的设计更具指导价值;旋转法可提供剪切时间对煤泥膏体流变特性的影响规律,有助于获取合适的搅拌预处理方案。将两种方法结合评估煤泥的流变特性,对煤泥炉前泵送管道及方案设计更有现实意义。

钙基脱硫剂对污泥流变特性的影响

污泥流变特性的改善对高水分污泥大规模资源化利用至关重要。系统研究了加入钙基脱硫剂石灰石、电石渣对污泥流变特性的影响。采用旋转流变仪探究了石灰石或电石渣比例和粒径、剪切时间对污泥流变特性的影响规律。结果表明:脱硫剂石灰石或电石渣掺加比例越大,混合膏体的表观黏度和剪切应力相对越大,脱硫剂掺加比例大于15%后,混合膏体的流变特性变化较显著;石灰石掺加比例>15%后流体由屈服假塑性流体转变为宾汉性流体,混合膏体的表观黏度在同一剪切速率下随剪切时间增大而减小,呈剪切变稀的现象;2种脱硫剂的掺加比例越小剪切变稀现象越显著,且在低剪切速率35 s^(-1)下,表观黏度下降趋势更显著。在同一剪切速率下对相同掺加比例的混合膏体进行分析发现粒径0~0.075 mm的混合膏体,混合后表观黏度更大,说明脱硫剂粒径越小,对混合物的流变特性影响越显著。通过污泥混合钙基脱硫剂泵送可降低混合膏体含水率,且泵送入炉后起到炉内脱硫作用,脱硫剂最佳掺加比例为15%~20%。本研究为污泥在循环流化床中大规模燃烧利用和泵送方案优化设计提供理论指导。

电石渣对煤泥热解过程中硫释放特性及动力学的影响

热解是煤泥资源化利用的重要途径,硫的控制是煤泥热解利用的重要环节。为探究电石渣对煤泥热解中硫释放特性的影响,采用非等温热重分析法,利用Setaram Setsys同步热分析仪在N2气氛下研究了煤泥原样及电石渣添加量(电石渣在电石渣煤泥混合物中的质量分数)分别为10%,20%,30%,40%,50%的电石渣煤泥混合物在0℃~1000℃的热解特性,并利用Coats-Redfern积分法对热解过程进行了动力学分析,获得了反应级数、活化能和指前因子等动力学参数。同时采用等温热分析法,利用管式炉固定床反应器,对煤泥原样及电石渣添加量分别为10%,30%,50%电石渣煤泥混合物在550℃,650℃,750℃和850℃下恒温热解的硫释放规律进行研究,并利用Labinao硫释放反应动力学模型分析,获得了样品热解过程硫的释放动力学特征。结果表明:随着电石渣添加量的增加,电石渣煤泥混合物最大质量变化速率明显提高,从0.57%/min显著升高至2.49%/min,电石渣促进煤泥热解挥发分的释放;随着温度升高,硫的释放逐渐升高,样品中无机硫逐渐从FeS2分解为Fe1-xS,添加的电石渣与Fe1-xS反应生成CaS,电石渣的加入使得硫向固相产物转化,但当温度在850℃且电石渣添加量为50%时,硫不利于向固相转化;电石渣添加量为10%的电石渣煤泥混合物反应所需活化能最低,且提高了硫释放所需活化能,硫向固相转化,实验结果与动力学推断一致。

基于典型行业的氨法烟气脱硫中硫酸铵结晶研究进展

氨法烟气脱硫工艺广泛用于煤化工、钢铁、火电、有色金属和造纸等行业,脱硫副产物硫酸铵的品质直接影响企业的运行稳定和经济效益。本研究通过对煤化工、钢铁、火电、有色金属行业烟气特点的对比分析,将影响氨法烟气脱硫中硫酸铵结晶的因素归为操作条件和杂质引入两大类,其中操作条件包括吸收氧化过程中的氧化条件(催化剂、盐浓度、温度、pH和空气流量)和硫酸铵结晶过程中的结晶条件(pH、温度、搅拌速度),杂质引入分为有机杂质(油类和酚类等)和无机杂质(飞灰、Al^(3+)、Fe^(3+)和Cl^(-)等),分析了操作条件和杂质引入对硫酸铵结晶的影响机制,如过渡金属催化体系对亚硫酸铵氧化速率的提高作用,高盐浓度通过增大液膜阻力、高温通过提高氧溶解能力,影响到亚硫酸铵氧化反应动力学;pH、温度、搅拌速度均会影响硫酸铵溶液的介稳区,以致影响过饱和度,进而影响硫酸铵晶体的大小与晶形;有机杂质会附着在硫酸铵晶体表面,阻碍晶核的生成和晶体的生长,无机杂质可作为非均相核影响硫酸铵结晶,其含量将直接影响晶面生长速率,进而影响硫酸铵晶体的粒径及晶形。进一步针对氨法烟气脱硫中因操作条件控制不当或部分杂质引入导致的现场问题,提出可采取实时监控等方式,及时了解硫酸铵结晶过程中氧化率、产品晶形、有机杂质和无机杂质等所处水平,预判在当前控制条件下硫酸铵溶液的结晶趋势,及时就相关条件做出操作动态调控,实现硫酸铵结晶的过程控制和针对性操作的动态预调整。同时基于系统论观点,从科学研究层面,提出可针对行业特点,从燃料性质、热转化条件、烟气组成及性质、氨水成分、吸收氧化条件、结晶操作条件等全流程多角度系统研究硫酸铵的结晶过程,提出具有行业特色的硫酸铵结晶调控工艺;从企业管理层面,提出需从单元控制的思路向系统控制的思路转变,通过原料端(燃料、氨水、工艺水),到过程端(氧化条件、结晶条件),再到管理侧(质量实时监控),实现硫酸铵结晶在企业运行中的科学控制。