污泥-秸稈共熱解特性研究.pdf

1、污泥處置及有效資源化利用是我國亟待解決的重要環(huán)境問題。如何應(yīng)對污泥的高含水特性，是解決污泥能源利用的關(guān)鍵科學(xué)問題。本論文以污水處理廠的脫水污泥（含水量80％左右）為研究對象，針對其含水率高的特點，以小粒徑的秸稈生物質(zhì)為調(diào)解劑，利用其低含水率、高揮發(fā)分和碳含量的優(yōu)點進(jìn)行污泥/秸稈共裂解氣化研究。首先利用DAEM模型對污泥/秸稈進(jìn)行了熱解動力學(xué)的詳細(xì)研究，分析單一原料和不同比例共混原料的熱解動力學(xué)特性。其次在自制的小試固定床上通過考察污泥/

2、秸稈不同混合比例、熱解溫度、不同含水率對熱解產(chǎn)物特性影響的同時，同時考察了CaO對污泥/秸稈混合物的熱解產(chǎn)物特性的影響，并通過XRD、SEM表征手段分析CaO對污泥/秸稈混合物的熱解機理。最后在小試的基礎(chǔ)上提出了一套基于微米燃料外加熱的污泥/秸稈/CaO共混熱解中試技術(shù)路線圖。其主要結(jié)論如下：
　?。?）污泥和稻秸稈元素分析和工業(yè)分析測試結(jié)果表明：稻秸稈中的N，S含量比污泥要低的多，表明在熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程中，釋放出的SOX和NOX等

3、物質(zhì)相對來說要少。相較污泥而言，廢棄生物質(zhì)固定碳和揮發(fā)分含量較高，其灰分和水分含量相對較低。污泥中添加生物質(zhì)共熱解，可以降低混合樣品水分含量同時提高揮發(fā)分含量；通過XRF分析未發(fā)現(xiàn)重金屬元素，從而說明秸稈生物質(zhì)是一種比較理想的熱解原料。另外通過FTIR對污泥/秸稈進(jìn)行了官能團的分析表明，污泥和稻桿中均含有豐富的有機官能團，其種類差異不大，但含量差別較大。TGA分析結(jié)果表明，污泥與秸稈主要失重段在180℃~600℃。
　　（2）從熱

4、解特性上看，污泥（SS）的熱解速率比秸稈（RS）要低，在700℃以下，兩者按照不同比例混合的共熱解過程中沒有非常大的相互作用。RS熱解的活化能比SS要低，隨著RS混合分率的增大，混合熱解樣品的活化能逐步趨向于RS熱解的活化能。在動力學(xué)角度上看，RS和SS的共熱解過程中也沒有呈現(xiàn)出明顯的協(xié)同作用。分布活化能模型的計算結(jié)果與實驗結(jié)果吻合。SS、RS以及兩者按照不同比例進(jìn)行共熱解的過程復(fù)雜，指前因子與活化能的變化的線性關(guān)系不理想，單步反應(yīng)模型

5、不能很好地描述樣品的熱解。
　?。?）隨著摻混比例從0增加到50%，氣態(tài)產(chǎn)物產(chǎn)率從19.9%增加到68.3%，繼續(xù)增大秸稈摻混比例，熱解氣態(tài)產(chǎn)物產(chǎn)率保持在70%左右，無明顯提高。液態(tài)產(chǎn)物則呈現(xiàn)相反的變化趨勢，隨著摻混比例增加，液態(tài)焦油產(chǎn)率從70.3%降低到13.5%。當(dāng)溫度由600℃升高到900℃時，固態(tài)產(chǎn)物和液態(tài)產(chǎn)物的產(chǎn)率分別由22%和31%降低到19.4%和21%，氣態(tài)產(chǎn)物產(chǎn)率則由47%提高到59.6%。當(dāng)含水率不斷增加時，氣