【摘要】： 熱解法作為城市污水生物污泥焚燒處理的替代技術(shù),因其經(jīng)濟(jì)性好、二次污染小、熱解產(chǎn)物利用價(jià)值高等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注。本文采用具有明顯溫度梯度和熱解反應(yīng)時(shí)間段分布的能夠模擬工程實(shí)際的固定床熱解裝置對(duì)城市生物污泥的熱解過程進(jìn)行了系統(tǒng)研究,采用熱量計(jì)、元素分析儀、掃描電子顯微鏡、氣相色譜等對(duì)熱解產(chǎn)物特性進(jìn)行了研究,并采用熱重分析法對(duì)熱解過程的機(jī)理進(jìn)行了探討。 本文研究了熱解終溫、加熱速率、反應(yīng)時(shí)間及物料水分對(duì)熱解產(chǎn)物產(chǎn)率及組成的影響的基本規(guī)律,得出熱解終溫是影響熱解產(chǎn)物的最重要因素。熱解終溫超過450℃后,熱解液的產(chǎn)率較高,終溫為550℃時(shí),液態(tài)產(chǎn)物的產(chǎn)率最高,可達(dá)43%。通過對(duì)熱解油的原油評(píng)價(jià)分析得出,熱解油中含有較多的輕質(zhì)油,其組成類似柴油,污泥熱解油具備替代柴油等燃料油的基本條件,經(jīng)過適當(dāng)?shù)丶庸ず?可以轉(zhuǎn)化為礦物油類的替代品。通過對(duì)熱解終溫為250℃～700℃污泥熱解固體產(chǎn)物的特性分析得出,隨著熱解終溫的提高,固體產(chǎn)物中揮發(fā)份含量減少,而固定炭和灰分增加。由于高溫段的固體產(chǎn)物具有較高的孔隙率,對(duì)熱解氣中的有害元素氯和硫有較強(qiáng)的吸附作用。根據(jù)氣相色譜的分析結(jié)果,熱解氣低溫段主要產(chǎn)物為CO2,而高溫段產(chǎn)生的氣體中含有大量的H2、CH4、CO等可燃?xì)怏w,氣體的熱值較高。 通過分析污泥熱解過程的TG曲線、DTA曲線和DTG曲線,得出污泥熱解過程可分為三個(gè)階段,污泥熱解過程為復(fù)雜反應(yīng),熱重分析結(jié)果證明熱解過程遵循Arrhenius公式。研究中采用微分法和積分法求解了污泥熱解的表觀動(dòng)力學(xué)參數(shù),根據(jù)線性擬合和非線性最小二乘法擬合的結(jié)果可以看出,熱解的加熱速率越快,熱解所需的活化能越小,反應(yīng)越容易進(jìn)行。 通過對(duì)污泥熱解能量平衡分析得出,在本研究條件下,污泥熱解過程回收的能量多于熱解工藝消耗的能量�；厥盏哪芰靠捎糜诟稍锘驘峤�,也可作為化石燃料的替代品加以利用。本研究得出了能夠模擬實(shí)際工程的生物污泥固定床熱解產(chǎn)物特性的相關(guān)數(shù)據(jù),為污泥熱解技術(shù)得以工業(yè)化應(yīng)用提供了可靠的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。
【圖文】：

12圖 1－2 流化床焚燒爐結(jié)構(gòu)圖Fig.1-2 The structural picture of fluid bed incinerator燒爐由風(fēng)箱、空氣分配器、流化床及分離器組3～2mm 的硅砂作為熱載體，深度為 1～1.5m，狀態(tài)，污泥加入后，與灼熱的砂層進(jìn)行激烈混 730℃～870℃，氣體停留時(shí)間通常為 5～7 秒，泥焚燒工藝有 65%的采用流化床焚燒。目前國(guó)焚燒系統(tǒng)，可以利用焚燒的煙氣余熱進(jìn)行發(fā)電、瑞典等國(guó)又研究了濕式氧化技術(shù)焚燒工藝[30,為 23.3MPa。污泥經(jīng)濕式氧化后的產(chǎn)物為無毒2和 CO2，液態(tài)產(chǎn)物為含銨根及脂肪酸類的物l2O3等，，由于該工藝較復(fù)雜，還沒有被廣泛應(yīng)

污泥熱解液態(tài)產(chǎn)物的特性解后污泥中的可凝結(jié)揮發(fā)性物質(zhì)，冷凝后形成了熱解液。熱解液主成的少量水及不溶于水的油狀有機(jī)物。熱解液具有易儲(chǔ)存及易運(yùn)作為能源或化工原料加以利用。 熱解液的物理特性究發(fā)現(xiàn)，熱解過程中冷凝器中冷凝物隨熱解溫度的變化物理性質(zhì)有熱解終溫較低時(shí)，熱解液主要為水；隨著熱解終溫的增加，熱解液很大。為研究不同溫度段產(chǎn)生的熱解液的性狀，本研究對(duì)加熱速in、溫度從室溫至 700℃熱解過程中形成的熱解液的狀態(tài)、顏色及產(chǎn)，發(fā)現(xiàn)在污泥加熱過程中，溫度在 350℃左右時(shí)，冷凝下來的物質(zhì)色粉末狀物質(zhì)，粘結(jié)在玻璃容器的內(nèi)壁上，隨著加熱過程進(jìn)行該粉變大，呈立方體形狀，在容器底部沉積，如圖 4－1 中 a、b、c、d（a） （b）
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號(hào)】：X703

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本文編號(hào)：2593943