低氧、高CO2环境中SO2的催化氧化、快速捕获及固化机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51872096
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0202.无机非金属基础材料
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The SO2, released from high sulfur raw meal when preheating in the C2 or C3 Cyclone, was only reacted with the raw material for 1~2s and then exhausted into the atmosphere, resulting in high concentration of SO2 in the flue gas. The available wet FGD methods have high operating cost, serious corrosion of equipment, and yield secondary wastes. Whereas dry FGD methods present low efficiency due to slow reaction between SO2 and CaCO3, CaO, Ca(OH)2 particles, competition reaction of SO2 and CO2 with adsorbent, and poor thermal stability of sulfur-contained products. Therefore, process compatible desulfurization is expected though developing the desulfurization potential of the New Suspension Preheater line. According to SO2 release characteristics, catalyst, mineralizer and adsorbent are designed in this project, and then added into kiln with raw materials. The SO2 is oxidized into SO3 immediately and then absorbed by wet spray, the formed H2SO4 droplet reacted with CaCO3 to achieve FGD in C1 or C2 Cyclone within 2-3 second. The efficiency and rate can be improved dramatically since the desulfurization reaction is transformed from gas-solid (SO2-CaCO3) reaction to liquid-solid (H2SO4 droplet-CaCO3) reaction. The CaSO3 is oxidized to CaSO4, and then involved in solid phase reaction to produce calcium sulphoaluminates, which had higher thermal stability during clinkerlization, therefore higher amount of sulfur is solidified in clinker. This project has important scientific value and bright application prospects for cement industry in energy saving and emission reducing, sustainability and efficient utilization of high sulfur raw materials.
高硫原料在C2~C3旋风筒释放的SO2仅与生料接触1~2s即排出,导致烟气SO2浓度严重超标。现有湿法脱硫运行成本高、设备腐蚀严重、产生二次废渣;干法钙基脱硫速率慢、效率低(30~50%),无法解决低氧、高CO2(预热器)环境中脱硫反应速率慢、CO2竞争反应、固硫产物热稳定性差(分解率40~70%)等问题。因此,充分挖掘新型干法水泥生产各环节脱硫潜力,实现生产过程协同脱硫是发展方向和必然趋势。本申请基于SO2释放特点,设计催化剂、矿化剂和吸附剂并随生料加入,快速(1~2s)催化氧化SO2、雾化吸收SO3,生成的H2SO4液滴与CaCO3反应,将烟气脱硫由气固反应转化为液固反应,在C1~C2旋风筒内高效(>95%)脱硫。同时,将CaSO3催化氧化为CaSO4,并促进其反应生成热稳定性更高的硫铝酸钙,提高熟料固硫能力,是一项推动水泥工业节能减排、可持续发展和高硫原料利用的基础性研究工作。

结项摘要

预热器环境中钙基脱硫反应可逆且速率慢、固硫产物易分解,是提高水泥窑烟气脱硫效率的瓶颈。本项目系统研究了水泥窑系统中高硫原料SO2释放、捕获、富集与循环特征,提出了“SO2催化氧化-雾化増湿-生料脱硫-熟料固硫”新路线,揭示了预热器环境中SO2催化氧化、SO3雾化吸收、CaCO3脱硫反应动力学过程及影响机制,阐明了催化剂和矿化剂对烧成过程中固硫矿物热稳定性的影响,显著提高了熟料固硫能力。将催化剂、矿化剂及钙基吸附剂随生料加入,并在风管处增设雾化増湿设备,熟料固硫效率提升至75%以上,烟气脱硫效率达95%以上,实现了水泥生产过程自脱硫。.项目全面完成了研究任务,并拓展了烟气催化脱硫工业试验,形成了新型干法水泥窑烟气催化复合脱硫技术体系,为水泥工业烟气脱硫提供了新思路、新理论和技术支撑,并在360余条水泥生产线进行推广应用,取得了显著的经济和社会效益,获2018年度中国建筑材料联合会·中国硅酸盐学会科技进步一等奖。在Chemical Engineering Journal、Journal of Cleaner Production等国内外学术期刊发表论文4篇(SCI收录3篇),申请相关发明专利6件(授权4件),申请人获批国家自然科学基金优秀青年基金,培养博士研究生1人,硕士研究生4人。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(4)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
水泥工业烟气脱硫脱硝技术研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    硅酸盐通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    余其俊;陈容;张同生;韦江雄
  • 通讯作者:
    韦江雄
Clarifying the decomposition process of pyrite and SO2 release in the cyclone preheater of a dry rotary cement kiln system
阐明干法回转水泥窑系统旋风预热器中黄铁矿分解过程和SO2释放
  • DOI:
    10.1016/j.jclepro.2019.118422
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Cleaner Production
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Zhang Tongsheng;Wu Chang;Li Bin;Wang Chao;Chen Xinzhi;Wei Jiangxiong;Yu Qijun
  • 通讯作者:
    Yu Qijun
Linking the SO2 emission of cement plants to the sulfur characteristics of their limestones: A study of 80 NSP cement lines in China
将水泥厂的 SO2 排放与其石灰石的硫特征联系起来:对中国 80 条 NSP 水泥生产线的研究
  • DOI:
    10.1016/j.jclepro.2019.02.133
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Cleaner Production
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Zhang Tongsheng;Wu Chang;Li Bin;Wang Jiawei;Ravat Rasheeda;Chen Xinzhi;Wei Jiangxiong;Yu Qijun
  • 通讯作者:
    Yu Qijun
Recent advances in simultaneous removal of SO2and NOxfrom exhaust gases: Removal process, mechanism and kinetics
同时去除废气中SO2和NOx的最新进展:去除过程、机理和动力学
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2020.127588
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Chen Rong;Zhang Tongsheng;Guo Yiqun;Wang Jiawei;Wei Jiangxiong;Yu Qijun
  • 通讯作者:
    Yu Qijun

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其他文献

水泥熟料与辅助性胶凝材料优化匹配的基础研究进展(II)——化学效应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    水泥
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张同生;刘向阳;韦江雄;余其俊
  • 通讯作者:
    余其俊
水泥熟料与辅助性胶凝材料优化匹配的基础研究进展(I)——物理效应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    水泥
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张同生;刘向阳;韦江雄;余其俊
  • 通讯作者:
    余其俊
铝、镁脱氧钢中夹杂物的动态演变规律
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    东北大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张同生;王德永;张永启;姜茂发
  • 通讯作者:
    姜茂发
工业废弃物在水泥基材料中的高效应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Resources, Conservation and Recycling
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张同生;余其俊;韦江雄
  • 通讯作者:
    韦江雄

其他文献

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张同生的其他基金

生物质/含氮废弃物可控热裂解-定向催化重整过程调控与多还原组分分解炉脱硝机制研究
  • 批准号:
    52372024
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
复合水泥水化产物与未水化相对体积变形的影响机理及制备高体积稳定性复合水泥的研究
  • 批准号:
    51302090
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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