论文摘要
为解决城市污泥热解的能量自给不足和热解产物不能有效利用等问题，采用连续式固定床热解装置和热重分析仪对城市污泥及其与煤混合物的混合热解特性及两段催化热解特性进行了研究，探讨了污泥与煤混合热解的协同作用机制及挥发性产物的催化裂解机理，分析了最优工况的能量供需平衡，讨论了固相产物的应用途径，研制了一套中试规模的污泥热解装置。研究结果表明：在污泥热解过程中添加煤进行混合热解可解决污泥单独热解自身能量不足的问题，并能有效改善产物特性，且两者在热解过程中存在协同效应；Ni/分子筛复合催化剂可促进热解液转化为洁净可燃性气体或化工原料合成气；污泥炭可当污水处理剂、燃料或土壤改良剂使用；中试热解设备实现了装置各系统的集成一体化和热解液或热解气燃烧的系统能量自给，且中试与小试的运行条件或产物特性差别不大。
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摘要Abstract详细摘要Detailed Abstract1 引言1.1 城市污泥特性及其处理处置现状1.1.1 城市污泥来源及组成1.1.2 城市污泥的危害性与资源性分析1.1.3 城市污泥的处理处置原则1.1.4 城市污泥处理处置现状及发展趋势1.2 国内外研究现状1.2.1 城市污泥热解研究现状1.2.2 污泥与煤混合热解研究现状1.2.3 两段式热解研究现状1.2.4 城市污泥热解产业化发展现状1.2.5 城市污泥热解技术特点及发展瓶颈1.3 本论文研究目的及内容1.3.1 本论文研究目的1.3.2 本论文研究内容及技术路线2 城市污泥热解实验研究2.1 实验材料及方法2.1.1 实验物料2.1.2 实验方法2.1.3 分析方法2.1.4 实验装置2.1.5 热解动力学2.2 城市污泥热重实验及动力学研究2.2.1 不同污泥的热重实验及动力学研究2.2.2 不同加热速率的热重实验及动力学研究2.3 城市污泥热解实验研究2.3.1 热解终温对三相产率的影响2.3.2 热解终温对污泥炭特性的影响2.3.3 热解终温对气体组分特性的影响2.3.4 固相停留时间对三相产率的影响2.3.5 固相停留时间对污泥炭碘值的影响2.4 城市污泥干化热解系统的物料与能量平衡分析2.4.1 系统物料平衡2.4.2 系统能量平衡2.5 本章小结3 城市污泥与煤混合热解实验研究3.1 实验材料及方法3.1.1 实验物料3.2 城市污泥与煤混合热解热重实验及动力学研究3.2.1 物料挥发分热解温度区间的判定3.2.2 城市污泥与煤混合物的热重特性3.2.3 污泥与煤混合热解的动力学分析3.2.4 混合物的热解动力学经验方程3.3 城市污泥与煤混合热解实验研究3.3.1 热解终温对三相产率的影响3.3.2 热解终温对产物特性的影响3.3.3 混合比对三相产率的影响3.3.4 混合比对热解产物特性的影响3.4 城市污泥与煤混合热解的能量平衡分析3.5 本章小结4 城市污泥及其与煤混和物的两段催化热解实验研究4.1 实验材料及方法4.1.1 实验方法4.2 二段热解终温对气体组分特性的影响4.3 催化剂对二段气体组分特性的影响4.3.1 催化剂对污泥的二段热解气体组分的影响4.3.2 催化剂对污泥与煤混合物的二段热解气体组分的影响4.4 本章小结5 污泥炭产物应用实验研究5.1 污泥炭处理污水应用实验研究5.1.1 污泥炭对城市污水 SCOD 吸附实验研究5.1.2 污泥炭对城市污水处理效果实验研究5.2 污泥炭燃料应用实验研究5.2.1 污泥炭的热值特性分析5.2.2 污泥炭的燃烧特性分析5.3 污泥炭土壤改良剂应用实验研究5.3.1 污泥炭中重金属的安全性分析5.3.2 污泥炭对植物生长的影响5.4 本章小结6 城市污泥热解中试集成化试验研究6.1 中试热解集成系统描述6.1.1 热解反应系统6.1.2 物料输送系统6.1.3 液气分离回收系统6.1.4 烟气净化系统6.2 中试热解工况优化6.2.1 试验方法6.2.2 不同工况下的固相减量率6.2.3 不同工况下的热解液产率6.3 中试热解运行效果评估6.3.1 中试与小试热解特性比较评估6.3.2 重金属固化评估6.3.3 物料平衡评估6.4 中试热解能量平衡分析6.5 本章小结7 结论与展望7.1 主要结论7.2 工作展望参考文献攻读博士学位论文期间发表的学术论文及参加科研情况致谢
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