造纸污泥与褐煤混合燃烧特性及动力学研究

该文通过造纸污泥和褐煤的混合燃烧的热重实验,得到TG和DTG曲线,分析不同混合比例以及不同升温速率(10、20及40 K/min)对燃烧过程的影响,并对燃烧动力学模型的相关参数进行求解,得到了不同燃烧条件下的活化能。研究发现褐煤的燃烧过程有一个明显的失重峰,对应的工况为10 K/min升温速率,其最大失重速率为-7.6%,对应燃烧温度为403.3℃。污泥的燃烧过程分为挥发分和固定碳2个燃烧过程,分别出现在270~575℃和575~727℃之间,采用Coats-Redfern方程计算得到的活化能分别为82.47 kJ/mol和199.26 kJ/mol。污泥与褐煤混合燃烧时,混合试样的最大失重速率随升温速率的提高而增加。通过KAS等转化率及Coats-Redfern方程2种方法分析得出,污泥与褐煤混合燃烧时,污泥的加入可降低混合物着火所需的活化能,降低着火温度,改善燃烧过程。     

采用热重分析法研究煤掺烧干污泥燃烧特性

利用热重分析法对干污泥和煤及二者混合样的燃烧特性进行了研究.结果表明,在空气介质、升温速率25℃/min、温度范围20~1000℃的情况下,干污泥分别在280℃、480℃出现2个失重峰,煤在500℃时出现1个失重峰.随着干污泥掺烧比增加,混合样失重速率峰值及最大燃烧速率值增大,出现温度提前.一定比例范围的干污泥掺烧可以改善煤的着火性能,有利于煤的稳定燃烧,燃料的可燃烧性指数增加,使燃烧特性改善,该指数介于干污泥和煤单一成分燃烧特性指数之间.     

污泥与煤、木屑的混合燃烧特性及动力学研究

通过热天平分析装置对城市污水污泥、煤及木屑单独或混合燃料的燃烧行为进行研究。结果表明,燃料的燃烧过程分为脱水干燥、挥发分的析出和燃烧、残余挥发分与焦炭的燃尽三个阶段;污泥的着火温度低,燃尽温度高,灰分产量高,燃烧放热量较低,挥发分与固定碳燃烧的活化能分别为26.67 kJ/mol和32.12 kJ/mol;污泥单独燃烧性能较差,综合燃烧指数较低为0.161×10-11 K-.3min-2,加入煤或木屑后能明显改善其燃烧性能,缩短燃烧温度范围,提高燃烧速率,降低灰分产率,但同时使挥发分与固定碳燃烧的活化能增加,燃烧对温度的敏感度增加。污泥与煤或者生物质废弃物混燃是污泥燃料资源化利用的较好方式。     

城市污泥掺煤混烧特性及污染物排放研究

采用20 k W多功能沉降炉管开展了城市污泥掺煤混烧试验,着重研究不同含水率、不同比例污泥掺混条件下,混合燃料的燃烧特性和尾气污染物的排放情况。结果表明,污泥主要失重区间在180~520℃,存在两个失重阶段,是挥发分的析出和燃烧的过程,污泥掺煤混烧可以改善燃料的着火性能和燃尽性能。污泥掺烧后尾气中NO_x排放浓度没有明显的变化规律,为350~450 mg/m~3;SO_2排放浓度随污泥掺混的比例增加呈线性增加;掺混10%污泥(含水率为30%)后,尾气二恶英的浓度约为单煤焚烧的2.4倍。各类污染物经过锅炉尾气净化系统处置均能达标排放,且本实验中污泥的最佳掺混比例为20%。     

含油污泥-煤混合燃料燃烧特性研究

利用热重分析法研究了含油污泥-煤混合燃料在不同条件下的燃烧特性,分析了不同配比下混合燃料的挥发份析出特性、着火特性和燃尽性能。研究表明:不同配比混合燃料的燃烧阶段都可分为100~450℃和500~800℃2个温度区间;升温速率对混合燃料燃烧曲线影响不大;混合燃料的燃尽温度从空气条件下的800℃降低到富氧80%条件下的600℃,燃烧曲线向低温侧移动。混合燃料的挥发分初析温度从单煤时的410℃迅速降低到油泥含量40%时的200℃,煤中继续掺入油泥混合燃料,挥发分初析温度变化不大;随油泥含量增大,混合燃料的着火温度逐渐从510℃降低到275℃,燃尽温度逐渐从900℃降低到605℃,燃尽时间逐渐从60 min降低到41 min;混合燃料的油泥含量为40%时,稳燃特性指数最大。因此,混合燃料具有较好的燃烧特性。     

脱水污泥等温干燥特性实验研究及回归分析

利用热重差热分析仪（DTG）对脱水污泥进行干燥实验,测定干燥参数和干燥条件对脱水污泥等温干燥特性的影响,研究了3个温度水平（85℃,100℃,120℃）,5个空气流速（10mL/min,20mL/min,40mL/min,50mL/min,70mL/min）和3个升温速率（15℃/min,20℃/min,40℃/min）。结果表明,样品的干燥速率随着终温的升高、升温速率和空气流速的增大而加快。脱水污泥的干燥过程主要分为加速、恒速和降速3个阶段,且降速干燥段在整个干燥过程中所占的比例较大。其干燥数学模型符合Page方程,经拟合得到 。验证表明,拟合方程算得的MR值与实验结果比较接近。该模型方程可用于描述城市污水污泥的干燥。     

污泥与煤在CO2/O2及N2/O2气氛条件下的混燃特性分析

采集了广州具有代表性的市政污泥,利用热重法对单一污泥、煤及其混合样品在CO_2/O_2及N_2/O_2气氛条件下进行了TG(热重)实验,同时计算了污泥和煤的4个燃烧特性指数,获得了燃烧的动力学参数.实验结果表明,污泥燃烧有4个燃烧阶段,包括水分析出、挥发分析出与燃烧、固定碳的燃烧和无机盐类挥发分解,其中,挥发分析出与燃烧是污泥燃烧的主要阶段;煤掺烧污泥可以提高煤的着火性能.在CO_2/O_2及N_2/O_2燃烧气氛下,增加O_2浓度,污泥与煤混合样的热重曲线整体向低温区移动,微商热重曲线峰值增大,峰宽变小,燃烧性能增强.在CO_2/O_2气氛下,O_2浓度从30%增加到60%时,污泥的挥发分释放特性指数D、可燃性指数C、燃尽指数Cb、综合燃烧特性指数S分别增加了45%、12%、18%、6%.相同O_2浓度条件下,污泥与煤在CO_2/O_2气氛下的着火性能较N_2/O_2气氛滞后,最大峰值变小,高浓度的CO_2抑制其混合样的燃烧.采用Coats-Redfern方程计算得到3个燃烧阶段反应的动力学参数,其中,增加O_2浓度,污泥与煤混合样品的质量平均表观反应活化能Em减小,并且O_2浓度越高越有利于燃烧反应的进行.污泥与煤混合燃烧取n=2可以对挥发分燃烧与固定碳燃尽峰峰前与峰后的反应模型进行描述.     

城市污泥与煤或玉米秆混烧特性及动力学研究

利用热重分析法对城市污泥分别与煤或玉米秆混烧特性进行研究。结果表明:城市污泥燃烧过程存在挥发分析出和燃烧阶段及挥发分和固定碳燃尽阶段两个主要失重区间。城市污泥着火温度低,燃烧温度范围宽,失重速率低,燃尽性能特性指数Cb和综合燃烧特性指数SN性能均低于煤和玉米秆。掺混煤或玉米秆燃烧会改善城市污泥的燃尽特性和综合燃烧特性。采用积分法(Coats-Redfern方程)计算各阶段燃烧反应的动力学参数。混合试样中污泥含量增加,挥发分燃烧阶段活化能减小,固定碳燃烧阶段活化能增加。     

含金属元素化合物和压力对工业污泥燃烧特性的影响

为了更好地利用工业污泥,有必要对它的燃烧特性进行研究,因而利用热重法研究了由3种典型的工业污泥按质量比1∶1∶1混合后的多组分试样在掺混含不同金属元素混合物、不同升温速率以及加压下的燃烧特性.实验结果表明,含金属元素化合物对污泥的燃烧能起到一定的催化作用,有助于改善工业污泥的着火性能,提高工业污泥的燃烧放热量和燃尽水平.含不同金属元素化合物对于污泥燃烧的催化机制和作用有所差异.实验中各种含金属元素化合物促进污泥燃烧过程的作用次序由大到小依次为:K2CO3、NaCl、Al2O3.随着压力的增大,污泥试样燃烧反应区间向低温区移动,各特征温度均呈下降趋势,综合燃烧特性指数有所提高;而随着升温速率的增大,污泥试样燃烧反应区间向高温区移动,各特征温度均有所增大,但综合燃烧特性愈好,对污泥燃烧越有利.     

城市污泥掺制水煤浆燃烧动力学特性

通过热重实验,分析了污泥、水煤浆的单-燃烧以及水煤浆中掺混不同比例城市污泥后混合浆的燃烧特性.结果表明.混合浆样的热分析曲线出现2个由挥发分析出的燃烧峰(分别对应250～380°C和380～570°C)与固定碳燃烧峰(570～680°C).混合浆样着火温度因污泥的掺人比水煤浆高约50℃,但随掺混比例的提高,最大燃烧速率及综合燃烧特性指数S增加,污泥的掺入使燃烧得到加强.采用积分法(Coats-Redfern方程)计算得到各阶段燃烧反应的机理方程及相应的动力学参数活化能E,表明活化能值的大小与试样的燃烧阶段是对应的.     

不同来源污泥混燃特性及其综合燃烧性能评价

采集了广州两种生活污水污泥、两种工业污泥(印染污泥和造纸污泥),利用热重法对这4种不同来源的单一干污泥及混合污泥在不同条件下进行实验研究,同时计算了试样的4个燃烧特性指数,获得了污泥燃烧的动力学参数.实验结果表明,各污泥燃烧阶段主要分为水分析出、挥发分析出、固定碳的燃烧和无机盐类挥发分解4个阶段,其中挥发分的析出和燃烧制约着污泥燃烧整个过程.市政污泥S1与其他类污泥混烧过程中,各污泥有较明显的交互作用,其中市政污泥S1与其他3种污泥按照1∶1质量比混合后,其挥发特性指数D提高较明显,而综合燃烧特性指数S改变不明显.两种市政污泥8∶2质量比混合后,其混合样燃烧性能明显提高,其中综合燃烧指数提高接近2倍.采用积分法(Coats-Redfern方程)计算得到各燃烧阶段反应的机理方程及相应的活化能参数,发现各试样燃烧反应级数不尽相同,其中市政污泥S1与其他污泥混合后活化能E普遍降低,与样品S2混燃的活化能降低最多,对燃烧最有利.     

污泥与煤混烧动力学及常规污染物排放分析

采用热重分析法研究了不同污泥掺烧比例及不同加热速率时污泥与煤的热失重特性.探讨了掺烧污泥对煤燃烧特性的影响,分析了掺入污泥对煤的燃烧变化规律,并进行了动力学分析.结果表明,加热速率增加时,样品的失重速率增大,开始失重温度及最终燃尽温度升高.掺烧时的TG曲线在400~600℃时有一个明显的失重阶段.失重速率峰值随着掺烧比的提高而升高,对应的温度降低.掺烧污泥后的混合样品的燃烧温度范围比单一燃煤时少20~100℃.非等温动力学模型分析可得,少量的污泥与煤掺烧时所需的活化能与煤较接近,对煤的正常燃烧影响不大.不同比例掺烧时产生的烟气中NOx、SO2、CO2生成量及减排规律因N、S、C含量不同而各有差异.热重分析及模型分析法可以为不同理化特性的煤与污泥掺烧提供初始理论依据.     

广州城市污泥燃烧性能综合评价及其燃烧动力学模型

采集了广州5种不同来源城市污泥(分别为KFQ、DTS、LJ、LD和ZZ)及肇庆市1种污水污泥(ZQ),利用热重法对6种干污泥的单一样及两种干污泥的混合样在不同条件下进行了热重实验研究,并通过TG-DTG曲线计算了污泥燃烧的4个综合燃烧指数.研究发现,广州当前城市污泥具有高挥发分、低固定碳和低热值的特点.整个污泥燃烧可以分为水分析出、挥发分析出、挥发分燃烧和焦炭燃烧4个阶段,并且不同来源污泥这4个燃烧阶段差别较大,其中,挥发分的析出和燃烧制约着污泥的整个燃烧过程.不同来源污泥的燃烧性能与污水处理厂水处理工艺、污泥种类及其理化性质有关.从挥发分释放特性指数D、可燃性指数C、综合燃烧特性指数S来看,6种污泥中,LJ污泥燃烧性能最好,而LD污泥的燃烧性能最差.KFQ与ZZ污泥混合后,除D指数外,其他指数都变小,而升温速率过快,并不能显著提高污泥的综合燃烧性能.采用积分法(Coats-Redfern方程)计算得到各燃烧阶段的反应的机理方程及相应的活化能参数,发现活化能大小与污泥的燃烧阶段是相对应的.     

调理剂FeCl_3/CaO对深度脱水市政污泥燃烧特性的影响

利用热重分析仪(TG-DTG)研究了Fe Cl3/Ca O添加量和升温速率对深度脱水市政污泥燃烧特性的影响,并得出污泥燃烧的动力学参数.试验结果表明,Fe Cl3/Ca O深度脱水后的泥样燃烧过程中有4个失重阶段:水分的析出、挥发分1的燃烧、挥发分2和固定碳的燃烧、以碳酸钙的分解为主的无机物分解.随着调理剂添加量的增加,可燃性指数和挥发分特征指数得到提高,有利于污泥初期的燃烧;而燃尽指数和综合燃烧特性指数先略微上升后降低,适量的添加量有助于污泥燃烧.燃烧动力学计算表明,反应峰前的反应级数一般取0.5,峰后取2,表观活化能随Fe Cl3/Ca O添加量的增加而升高.     

Fenton/CaO调理污泥与生物质成型燃料燃烧污染物排放

针对Fenton/CaO调理后的市政污泥与稻壳混合成型燃料燃烧后烟气中SO₂和NO_x排放进行研究,分析了掺混比、温度和Fenton/CaO剂量对于SO₂和NO_x排放的影响规律.结果表明,污泥混合燃料中稻壳添加量增多,燃烧排放的SO₂和NO_x量逐渐下降,燃料硫转化率先降后升,燃料氮转化率上升;随着炉内温度的升高,污泥混合成型燃料燃烧排放的SO₂和NO_x量也将有所增加,燃料氮硫转化率也保持上升的趋势.经过Fenton/CaO调理后的混合成型燃料燃烧SO₂产生量与未经调理污泥燃烧SO₂排放量相比,低了近3.5倍,而NO_x生成量相对下降了1.3倍左右.经分析,调理污泥SS2与50%的稻壳在800℃温度下混合燃烧污染物排放性能最佳.     

冷冻对脱水污泥干燥与燃烧特性的影响

为了研究冷冻对脱水污泥干燥与燃烧特性的影响,考察了不同冷冻温度对污泥干燥效果的影响.利用同步热重分析仪(TG-DTA)研究了不同冷冻温度和升温速率对脱水污泥燃烧特性的影响,并进行了污泥燃烧动力学分析.结果表明:与原泥相比,冷冻将脱水污泥变成了可进行破碎的硬质结构,当温度降到-20℃时,破碎污泥的干燥速率提升了41.46...     

污泥直接干化尾气中恶臭污染物质重要性评价:以指标权重评分法为例

利用水泥窑协同处置污泥可同时实现污泥的无害化、减量化和资源化.水泥回转窑处置污泥时须先对污泥进行干化使其含水率达到要求.污泥受热干化时会释放恶臭物质,易引发恶臭污染,对周围环境和居民生活造成影响.以污泥直接干化产生的尾气为对象,基于目前国内外恶臭污染相关规定,综合考虑污泥直接干化产生的尾气中物质浓度、嗅阈值、阈限值、气味安全级别以及饱和蒸气压,通过指标权重评分方法筛选出污泥直接干化产生尾气中的主要恶臭污染物.以恶臭污染潜力为评价目标,风险指标和臭气排放强度为评价指标,通过韦伯-费希纳定律构建污泥直接干化产生尾气的恶臭污染潜力分级评价模型,形成适合污泥直接干化产生尾气的恶臭污染潜力分级评价方法.     

印染污泥混燃特性及其燃烧动力学模型

采集了广东某印染污泥(YR)、造纸污泥(ZZ)及两种市政污水污泥(LJ、KFQ),利用热重法对不同来源污泥的单一及混合样在不同焚烧条件下进行了热重实验研究,并通过TG-DTG曲线计算了各试样的综合燃烧特性指数,获得了其燃烧动力学参数.结果表明,各单一试样的燃烧主要分为水分析出、挥发分析出、固定碳燃烧和残留物的燃烧和分解4个燃烧阶段,其中挥发分的析出制约着YR、KFQ、LJ污泥的整个燃烧过程,而ZZ污泥还受到固定碳燃烧阶段的显著影响.当向印染污泥中加入50%的KFQ市政污泥后,YR污泥的综合燃烧特性指数和可燃性指数分别提高了将近2倍和1.6倍.富氧(CO2/O2)燃烧可以提高印染污泥的后期燃烧强度,降低印染污泥燃烧阶段活化能,促进印染污泥的综合燃烧性能.采用积分法(Coats-Redfern方程)计算得到各燃烧阶段反应的机理方程及相应的活化能参数,发现第一挥发分峰前取反应级数n=0.5、峰后n=2,可描述各自阶段的燃烧反应机理,而第二挥发分峰没有显著规律.     

Fe-絮凝降阻法处理后的印染污泥燃烧特性

为明确印染污泥焚烧特性,提高其处理效率.以Fe-絮凝降阻法深度处理的印染污泥为研究对象,通过TG-DTG热重曲线法研究不同干燥时间（1.5、2.0、2.5、3.0、3.5和4.0 h）对深度处理的印染污泥燃烧特性的影响,并对深度处理的印染污泥燃烧过程的动力学和失重速率进行拟合.结果表明:不同干燥时间下,深度处理的印染污泥的焚烧过程均可分为4个阶段,阶段1为水蒸发阶段（15.9~106.9℃）,阶段2为低沸点有机物析出阶段（106.9~235.5℃）,阶段3为挥发分的析出和燃烧阶段（235.5~479.0℃）,阶段4为难挥发物质和碳酸盐分解阶段（479.0~852.2℃）,污泥最大失重率均在410.0℃左右,最大失重均出现在阶段3.最佳干燥时间为2.0 h（含水率为3.60%）,该条件下深度处理的印染污泥在阶段3失重峰值前、后分别为0.5级和2级反应,活化能分别为7.227和87.040 kJ/mol.失重峰值前、后的失重速率方程分别为y=9.003 18-0.099 68x（R2=0.998 1）和y=5.576+2.105/{1+exp[（x-18.076）/1.349]}（R2=0.997 8）.研究显示,深度处理的印染污泥主要在第3阶段燃烧,所得失重速率方程与其第3阶段燃烧的失重速率数据较好吻合.