城市污泥化學(xué)鏈燃燒及NOx排放特性試驗(yàn)研究.pdf

1、針對(duì)我國(guó)日益迫切的污泥處置壓力，本文基于減量化、無(wú)害化、穩(wěn)定化、資源化的原則，采用化學(xué)鏈技術(shù)來(lái)處置污泥。與傳統(tǒng)的污泥熱處理方式相比，化學(xué)鏈技術(shù)具有更高的能源利用效率，并能有效抑制NOx和二噁英的生成，實(shí)現(xiàn)CO2高濃度富集。該技術(shù)通過(guò)載氧體在兩個(gè)反應(yīng)器（空氣反應(yīng)器和燃料反應(yīng)器）之間的交替循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)氧的轉(zhuǎn)移，避免污泥與空氣直接接觸。污泥的氮含量很高，焚燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的氮氧化物。目前關(guān)于污泥化學(xué)鏈燃燒過(guò)程中氮氧化物的釋放特性鮮有研究。因此

2、，本文基于化學(xué)鏈燃燒/氣化技術(shù)的基本原理，以初步探明污泥化學(xué)鏈燃燒/氣化過(guò)程中的燃燒特性和燃料氮的遷移規(guī)律為目的，在小型流化床反應(yīng)器上進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)研究。
　　針對(duì)污泥氣化過(guò)程碳轉(zhuǎn)化率低以及氣化效果差等特點(diǎn)，開(kāi)展了基于赤鐵礦載氧體的污泥氣化特性研究，考察氣化反應(yīng)溫度、水蒸氣濃度、O/C摩爾比和循環(huán)次數(shù)對(duì)污泥氣化特性和NO的排放特性的影響。結(jié)果表明，與石英砂為床料相比，赤鐵礦能顯著改善污泥的氣化效果，提高氣化過(guò)程中的碳轉(zhuǎn)化率和氣化

3、速率。氣化溫度的升高，水蒸氣濃度的增加以及O/C摩爾比的提升均顯著提高污泥的碳轉(zhuǎn)化率、氣化速率以及合成氣（CO和H2）的總體積。但合成氣中CO和H2的累積濃度只隨氣化溫度的升高而增加。隨著氣化反應(yīng)溫度的升高，NO生成率逐漸增加;但水蒸氣濃度的增加顯著降低NO生成率。
　　針對(duì)污泥焚燒過(guò)程中污染物排放量高等特點(diǎn)，在小型流化床上開(kāi)展了采用化學(xué)鏈燃燒技術(shù)處置污泥的實(shí)驗(yàn)研究，考察燃料反應(yīng)器溫度、水蒸氣和污泥的質(zhì)量比率和循環(huán)次數(shù)對(duì)污泥化學(xué)鏈

4、燃燒特性和NO的排放特性的影響。結(jié)果表明，燃料反應(yīng)器溫度的提高以及水蒸氣流量的增加均提高污泥的碳轉(zhuǎn)化率，氣體產(chǎn)物中CO2的累積濃度升高，CO和CH4的累積濃度降低。在污泥化學(xué)鏈燃燒過(guò)程中，NO排放主要來(lái)源于揮發(fā)分氮;隨著溫度的升高，NO排放隨時(shí)間變化的濃度峰值不斷升高，達(dá)到峰值的時(shí)間減少，NO生成率逐漸增加。水蒸氣流量的增加，促進(jìn)了氣化反應(yīng)以及水氣變換反應(yīng)，NO生成率下降。在10次循環(huán)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)后，赤鐵礦反應(yīng)活性略微下降，碳轉(zhuǎn)化率略有降低

5、，NO生成率降低。載氧體表面出現(xiàn)輕微的燒結(jié)現(xiàn)象。
　　針對(duì)基于赤鐵礦載氧體的污泥化學(xué)鏈燃燒過(guò)程中碳轉(zhuǎn)化率較低的特點(diǎn)，提出采用高鋁水泥來(lái)修飾赤鐵礦提高污泥碳轉(zhuǎn)化率。研究結(jié)果表明，添加水泥后載氧體反應(yīng)活性顯著增強(qiáng)，燃料反應(yīng)器內(nèi)氣體產(chǎn)物中可燃?xì)怏w的含量降低，污泥氣化速率和碳轉(zhuǎn)化率均提高，同時(shí)NO的排放量升高。溫度的提高以及水蒸氣流量的增加均導(dǎo)致了CO2的累積濃度升高，CO和CH4的累積濃度降低，碳轉(zhuǎn)化率提高。水泥中的氧化鈣會(huì)促進(jìn)NH3和