2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、城市污水污泥(以下簡稱污泥)作為城市污水處理廠的主要副產(chǎn)物之一,其無害化的處置及資源化利用是不可回避的問題。我國每年干污泥產(chǎn)量已經(jīng)超過1800萬噸,因其高水分、高灰分和低熱值的特性,不能單獨作為能源利用,需要與煤等其他能源混合加以利用。我國未來50年的一次能源消費仍然以煤炭為主,而高灰熔點煤占煤炭儲量和產(chǎn)量的一半以上,由于其灰熔融溫度過高(FT>1500℃),不能單獨應用于以氣流床煤氣化技術(shù)為核心的新型煤化工領域?;谖勰嘀泻休^高的堿

2、金屬和堿土金屬元素,若能實現(xiàn)污泥與高灰熔點煤混合制備合格的水煤漿,既可以使污泥得到資源化利用(替代部分用煤和用水),還能有效降低高灰熔點煤的灰熔融溫度,使之可以有效應用于水煤漿氣流床氣化工藝。
  本研究選用以淮南煤(采自淮南潘二礦)為代表的高灰熔點煤和取自淮南首創(chuàng)第一污水處理廠的污泥為主要研究對象,在對煤和污泥樣品基本特性分析的基礎上,考察了污泥添加量對高灰熔點煤水煤漿成漿特性的影響,對污泥水煤漿進行了灰熔融溫度、灰化學成分(X

3、RF)、灰的礦物組成(XRD)以及Zeta電位和SEM-EDX的測試分析,并使用熱重-紅外聯(lián)用分析儀和自制石英彈簧熱天平開展了污泥水煤漿的CO2氣化特性試驗研究,同時,利用Aspen Plus軟件對高灰熔點煤污泥水煤漿氣化過程進行了模擬研究和經(jīng)濟性分析,得到以下主要結(jié)論:
  淮南煤灰化學組成中的硅鋁含量高達90%,堿金屬和堿土金屬含量很低(其中CaO含量僅3%),使得淮南煤灰在高溫下形成熔融溫度很高的硅鋁酸鹽礦物質(zhì)(以莫來石為主

4、),從而導致淮南煤灰熔融溫度高于1500℃,故無法單獨應用于已經(jīng)商業(yè)化的氣流床氣化裝置中。污泥灰化學組成分析表明,高達40%的CaO含量源自其改性壓濾脫水的過程中添加的生石灰。
  由灰熔融特性研究結(jié)果可見,污泥中富含的CaO與淮南煤灰中高含量的SiO2和A12O3相結(jié)合,生成熔融溫度較低的礦物(以鈣長石為主),有效阻止了高熔融溫度的硅鋁酸鹽礦物(以莫來石為主)的形成,從而降低了HN煤的灰熔融溫度。當污泥添加量達到16.7%(漿基

5、)時,流動溫度(FT)低于1350℃,此時可制得濃度為57%的污泥水煤漿。
  污泥水煤漿制備結(jié)果表明,污泥水中的富含Ca2+,大幅降低了水煤漿的zeta電位,導致水煤漿黏度的增大,同時使定黏(1200mPa s)最大制漿濃度降低;污泥絮狀表觀形貌可以有效改善水煤漿的穩(wěn)定性;可以制得流動性和穩(wěn)定性、濃度均優(yōu)良的污泥水煤漿。
  污泥水煤漿CO2氣化試驗數(shù)據(jù)顯示,污泥添加可降低了CO2氣化反應溫度,提高了CO2氣化反應速率,氣

6、化產(chǎn)物CO產(chǎn)率略有減少。
  通過對污泥水煤漿氣化過程模擬可見,添加污泥可以使高灰熔點煤氣化溫度降低至1420℃(可以應用于水煤漿氣流床氣化爐),耗氧量減少18.1%,同時可處理進料量16.7%的污泥(替代相應量的煤炭消耗),耗水量卻減少19.9%,有效合成氣摩爾分率降低2.7%。
  高灰熔點煤與城市污水污泥制備水煤漿及氣化實驗研究表明,通過降低淮南煤灰熔融溫度,使氣化溫度大幅降低,從而可以滿足水煤漿氣流床氣化爐的工藝要求

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