污泥混煤燃燒熱解特性及其灰渣熔融性實驗研究.pdf

1、城市污水污泥的處理已成為困擾各國的環(huán)境問題，焚燒法和熱解法具有資源化和能源化等優(yōu)點，被認(rèn)為是兩種有前途的熱化學(xué)處理方法，在發(fā)達(dá)國家廣泛應(yīng)用。隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展，污泥的處理處置越來越受到關(guān)注，因此，污水污泥的高效潔凈焚燒已成為我國城市污水污泥處理亟需研究的課題。
　　 本文采用熱量計、差熱天平、加熱爐、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析(EDX)及X衍射分析儀(XRD)等分析儀器對污泥及其混煤的熱解、燃燒過程進行研究，探討污泥及其

2、混煤燃燒熱解機理，分析燃燒過程的反應(yīng)動力學(xué)特性，對焚燒后的灰渣進行了形貌與物相結(jié)構(gòu)分析。
　　 對城市污水污泥干燥特性的研究表明：不同厚度、比表面積大小及外部加熱干燥條件均影響到污泥的干燥特性。隨著料層的減薄，比表面積的增加，污泥干燥速度變快，干燥時間變短，收縮效果變好，過熱干燥效果優(yōu)于飽和干燥。
　　 用非等溫?zé)嶂胤治龇ㄟM行了污泥的熱解特性實驗，分析了污泥在升溫過程中的基本失重規(guī)律。研究顯示：污泥的熱解過程可用氣固反應(yīng)

3、動力學(xué)方程表示為：dα/dτ=AeE/RT(1-α)n，并得出了污泥熱解表觀動力學(xué)參數(shù)。發(fā)現(xiàn)，f(α)=(1-α)2、f(α)=(1-α)0.2是最適合描述污泥熱解反應(yīng)峰前峰后的機理方程。
　　 在空氣氛圍下對城市污水污泥進行燃燒實驗，計算了相關(guān)的燃燒特性參數(shù)，并對污泥燃燒、熱解特性進行了比較，發(fā)現(xiàn)：在第一溫度段(20～330℃)燃燒曲線與熱解曲線基本上相同或接近；第二溫度段(330～450℃)熱解曲線衰減快于燃燒曲線，而在第三

4、溫度區(qū)(450℃～550℃)，由于污泥中高分子有機物的分解燃燒，燃燒曲線衰減更快。實驗中還發(fā)現(xiàn)氮氣氛圍下污泥殘重要高于空氣氛圍，說明氧氣的存在能夠加快污泥的熱解。
　　 對污泥摻混不同比例煤粉的試樣進行熱重法試驗研究發(fā)現(xiàn)：在混合試樣的熱解燃燒過程中，兩組分之間不會相互影響，揮發(fā)分的釋放過程可以認(rèn)為是兩母本試樣揮發(fā)分釋放的總和；混合試樣的燃燒曲線位于污泥和煤粉燃燒曲線之間。在煤中摻入城市污泥后，混合試樣和煤相比其著火溫度減少，但綜

5、合燃燒性能卻下降?；鞜憩F(xiàn)出的著火和燃盡等某些特性要優(yōu)于污泥或煤單獨燃燒時的燃燒特性，因而將污泥摻混煤燃燒是可行的，但在進行污泥的摻混燃燒時應(yīng)合理組織摻混比例。利用熱分析方法提出了燃料燃燒特性綜合判別指數(shù)S’，可以對燃料的燃燒特性及其燃盡性能進行初步預(yù)測，并通過Arrhenius定律求出了各混合試樣的動力學(xué)參數(shù)。
　　 污泥焚燒及其混煤燃燒后產(chǎn)生的固體殘留物的熔融特性，對焚燒爐的運行會產(chǎn)生多方面的影響。本文在高溫熔融爐上對污泥及

6、其混煤進行焚燒試驗研究，通過電子掃描顯微鏡和能量分散光譜儀對焚燒過程中的試樣結(jié)構(gòu)和形貌特征進行描述；發(fā)現(xiàn)混合試樣隨著污泥含量的增加，灰分熔融性4個特征溫度依次降低，渣樣由較松散的煤渣型向熔融狀的泥渣型轉(zhuǎn)化；隨著溫度的升高，灰渣中逐漸出現(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)；Na，、K元素的含量減少，這與發(fā)生的分解反應(yīng)有關(guān)(蒸發(fā)分解)。試樣中有毒重金屬含量較少或未檢出，說明生活污水污泥受污染程度較輕。通過X射線衍射儀分析可知：石英SiO2、赤鐵礦Fe2O3、硅化鈣C