污泥和烟煤混烧动力学特性及HCl排放和脱除实验研究

论文摘要

目前，随着我国城市化的不断推进，城市污水污泥的处理压力也越来越大。而在各种城市污泥的处理方式中，由于焚烧法的剩余物少，焚烧前不需灭菌处理，处理速度快，不需长距离运输，可回收污泥的能量用于发电和供热，我国的一些经济发达地区已经开始采用此方法来处置污泥。另外，由于污泥和煤的掺混燃烧既可解决污泥无法独自稳定燃烧的问题，又可利用污泥的热值来发电，而且可节省相关设备投资，所以污泥和煤的混烧整越来越得到各国专家的关注和重视。通过对三种含水率的污泥、烟煤及其混合物的常规分析发现，污泥挥发分高，灰分高，含碳量低和发热量低，通过比较样品灰熔点ST温度发现，各含水率污泥的结渣倾向均较严重，但与烟煤样品掺混后，结渣倾向得到改善。采用热重分析仪对城市污泥、烟煤及其混合物进行分析，结果显示，当污泥掺烧比例超过50%时，样品燃烧过程出现两个明显失重峰，且烟煤掺烧污泥后，其着火特性、燃尽特性以及综合燃烧特性均有改善。另外，本文采用Coats-Redfern积分法，通过假设不同的反应模型进行拟合，结果显示：污泥、烟煤及其混合物低温燃烧阶段的反应主要符合化学反应模型，而且随着掺入污泥比例的提高，混合样品反应活化能均有下降。利用水平管式反应炉研究了升温速率、燃烧温度、污泥掺混比例以及反应气氛等因素对HCl释放的影响，考察了CaCO3添加量和添加温度对HCl脱除效果的影响，并利用GASMET DX4000型红外气体分析仪实时测定HCl释放浓度。结果表明：随着污泥掺烧比例增加，HCl释放体积增加，而Cl→HCl转化率降低；温度升高会促进HCl释放，但600℃后Cl→HCl转化率变化不大；载气中氧气比例升高使得部分HCl转化为Cl2，导致样品中Cl→HCl转化率降低；高升温速率导致HCl释放峰值变大；Ca/（S+0.5Cl）摩尔比增大，则HCl脱除率增加，且Ca/（S+0.5Cl）摩尔比为2时，700℃是HCl脱除最佳温度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 污水污泥的处理概况
• 1.3 污泥焚烧的研究现状
• 1.4 本文主要研究内容
• 2 污泥和烟煤的常规分析及物理特性分析
• 2.1 前言
• 2.2 样品常规分析
• 2.3 颗粒粒度分布
• 2.4 表面及孔结构分析
• 2.5 本章小结
• 3 混烧特性及反应动力学研究
• 3.1 前言
• 3.2 热重实验设备台架及实验方案
• 3.3 热重实验结果及燃烧特性分析
• 3.4 烟煤和污泥混烧反应动力学研究
• 3.5 本章小结
• 4 污泥和烟煤混烧时 HCl 排放和脱除实验研究
• 4.1 前言
• 4.2 烟煤及污泥中 Cl 含量的测定
• 4.3 实验装置及方法
• 4.4 实验结果及讨论
• 4.4.1 HCl 释放规律研究
• 4.4.2 HCl 脱除规律研究
• 4.5 本章小结
• 5 全文总结及进一步工作建议
• 5.1 全文总结
• 5.2 进一步工作计划及建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录 硕士期间发表论文