基本信息
- 项目名称：
- 废渣混合固硫剂固硫效果研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 我国是一个富媒，贫油少气的国家，煤炭作为我国的主要能源。随着社会的发展和科技的不断进步，对于燃烧产生的污染气体越来越受到重视。煤炭燃烧主要产生的二氧化硫和氮氧化物等有毒气体，不仅污染大气，更对人体造成危害。 本实验利用贝壳粉，电石渣和一些助剂与煤粉按一定比例混合，可以使有害气体的排放明显减少。
- 详细介绍：
- 我国是一个富媒，贫油少气的国家，煤炭作为我国的主要能源。随着社会的发展和科技的不断进步，对于燃烧产生的污染气体越来越受到重视。煤炭燃烧主要产生的二氧化硫和氮氧化物等有毒气体，不仅污染大气，更对人体造成危害。 本实验利用贝壳粉，电石渣和一些助剂与煤粉按一定比例混合，可以使有害气体的排放明显减少。主要内容： 1.研究贝壳粉和电石渣复配作为主固硫剂对固硫率的影响。 2.研究助剂种类和含量对固硫率的影响。 3.掌握测定煤渣中硫含量的方法。 4.了解扫描电镜（SEM）的使用方法，并用SEM观察贝壳粉和电石渣的微观结构。
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撰写目的和基本思路
- 我国是一个富煤、贫油、少气的国家，煤炭成为主要一次能源。大约85%的煤炭用于燃烧，其燃烧后主要产物二氧化硫对生活生产造成严重危害。故发展煤炭高效洁净燃烧是一项具有现实意义的工程。对煤样进行燃烧，选用贝壳粉与电石渣作主固硫剂，进行复配实验，确定最佳复配比。再选用三种添加剂作为固硫助剂，进行正交试验，研究三种助剂对固硫率的影响并确定最佳的助剂配方。通过全硫测定仪和SEM表征实验进一步验证实验结果。
科学性、先进性及独特之处
- 本论文是建立在实验的基础上，按照钙基固硫机理，进行一系列的实验，最终客观的得出实验结果。实验中将贝壳粉和电石渣复配作为主固硫剂，并添加一定量的助剂进行固硫实验，通过实验我们获得比较高的固硫率，不仅打破了以贝壳粉或电石渣单独作为主固硫剂的常规，还合理充分地利用了废弃资源。本实验选择贝壳粉作为主固硫剂，加电石渣与贝壳粉制成混合固硫剂；实验通过测定煤渣中硫含量来计算固硫率；添加助剂提高固硫剂的固硫率
应用价值和现实意义
- 燃煤固硫技术是一项适合我国国情的二氧化硫减排技术，自“六五”以来，我国在固硫技术的研究与开发上相继开展了大量的工作。本作品中将贝壳粉和工业废料电石渣复配作为主固硫剂，不仅充分合理的利用了废弃资源而且还保护了自然环境，由此而大大降低了污染治理的费用。
学术论文摘要
- 实验在1000ºC下对山西煤样进行了燃烧实验，选用贝壳粉与电石渣作为主固硫剂，在相同钙硫比2.0下，进行复配实验，发现贝壳粉与电石渣在1000ºC条件下复配，固硫效果在复配比5/5时最佳，最大固硫率达到74.3%。在钙硫比为2.0，贝壳粉与电石渣复配比为5/5时，分别加入固硫助剂二氧化硅、氧化镁和碳酸钠，进行三组分两因素正交试验，研究三种助剂对固硫率的影响并确定最佳的助剂配方。正交实验结果表明，在本次实验添加的三种助剂对固硫率影响大小为B>C>A，即镁>钠>硅。最佳助剂配方为二氧化硅 1%、氧化镁 2%、碳酸钠 3%，最大固硫率达到77.49%。
获奖情况
- 本文的写作背景为作者参加2010年第二届北京高等学校大学生化学实验竞赛的衍生作品，曾在此次比赛中获得北京市三等奖（获奖证书时间为2010年12月）。
鉴定结果
- 本作品为自然科学类学术论文 能源化工
参考文献
- 本作品参考文献： [1] 周静,武利军,柴一言,谌伦建,于遵宏.型煤固硫效果影响因素的研究[J].洁净煤技术,2007,7(2):28-30 [2] 程世庆，赵建立，李官鹏，冯玉宾.贝壳粉和石灰石的微观结构及其脱硫性能[J].燃烧科学与技术，2005，11（1）：24-28 [3] 路春美，王永征，赵建立，潘新元.贝壳和石灰石固硫特性的试验研究 [J]. 燃烧科学与技术，2002，8（3）：275-279 [4] 谭志诚.热重法研究煤燃烧添加剂的催化助燃效果及作用机理.催化学报,1999,20(3): 263-266 [5] 徐东耀.燃煤固硫添加剂的研究:[中国科学院博士论文].北京:中国科学院生态环境研究中心,2000,9
同类课题研究水平概述
- 根据美国环保局（EPA）的统计，世界各国开发研究的二氧化硫脱除控制技术可达100多种。这些技术可分为三大类：燃烧前脱硫，燃烧中脱（固）硫，燃烧后脱硫。从技术的适用性、经济性及社会认同三方面来衡量脱硫技术，各种脱硫技术各有所长。但是综合分析，燃烧中脱硫技术具有固硫剂直接加入、脱硫系统简单、初投资和运用费用低等优点，是一种适合我国污染治理的经济可行方法。 近年来国内外对于燃烧中脱硫技术的固硫剂及其助剂的研制开发做了大量的研究。 钙系固硫剂:钙基固硫剂能明显降低燃煤燃烧过程中的二氧化硫的排放量，碳酸钙能分解成氧化钙，能与煤中硫反应，固硫反应和煤大部分硫析出的温度区间吻合，并且刘妮等人通过对钙基固硫剂高温固硫反应特性的TGA试验研究，也提出了人工配制的复合钙基固硫剂及新型的天然固硫剂-贝壳粉具有较好的高温固硫性能。所以高温固硫效果很好。 从动力学研究来看，郭峰，武增华等人通过对复合钙硅固硫剂的固硫反应动力学研究，提出了Ca-Si系列复合固硫剂对固硫反应的影响,表现为在反应初期,其反应速率较纯碳酸钙的低,而到反应后期,其反应速率显著增加,固硫反应温度越高,这种影响越明显。进一步验证了钙系固硫剂具有较好的固硫作用。 生物质固硫剂:昆明理工大学的何方等人对生物质复合型煤的固硫特性进行了研究发现：生物质复合型煤的固硫性能比普通型煤高得多，并且BBC的固硫率随生物质添加量的增加而加大。生物质的加入降低了燃煤硫含量，并且燃烧形成的微孔结构增大了二氧化硫与固硫剂接触的机会提高了固硫率。 其他工业废料:程军、周俊虎等人在炉温1200℃下，在燃煤中同时添加电石渣和铝土粉时发现，具有相当高的固硫率。 此外，李宁，刘维屏等人对新型钡基高温燃烧固硫剂进行了研究，提出了钡基固硫剂在煤高温燃烧中的固硫效果明显高于钙基固硫剂，具有较好的应用前景。 对于助剂，周俊虎等人考察了许多碱金属化合物对钙基化合物固硫的影响，发现许多碱金属化合物都能作为助剂提高固硫率，其中碳酸钾，碳酸钠和氯化钠效果最佳。中科院生态研究中心张良全等研究发现，在钙基化合物中添加铁、硅等添加剂，会大大提高高温下硫酸钙的稳定作用，提高钙基化合物的固硫率。路春美的研究结果表明，某些废弃物如工业废渣、煤渣、石膏、高锰酸钾废渣及高锰酸钾等多种物质作为添加剂都能提高固硫率。
