發(fā)布時間：2020-05-20 20:35

【摘要】：污泥熱解技術在環(huán)境保護、廢棄物處理和可再生能源利用等領域受到關注。目前,尚缺少可推廣應用的污泥熱解工藝裝置及寬溫度范圍的流化床熱解產(chǎn)物特性分析數(shù)據(jù),熱解機理仍需進一步探索。 本文對流化床污泥熱解技術進行實驗及理論研究。采用熱重分析儀研究了反應氣氛、升溫速率、與煤混合等因素對污泥熱解反應過程的影響規(guī)律,分析了氣體析出特性和反應表觀動力學參數(shù)。建立假設條件和傳熱模型,對污泥顆粒在流化床中的受熱升溫過程進行數(shù)值計算。搭建了完整的鼓泡流化床熱解實驗臺,研究了寬溫度范圍的熱解產(chǎn)物分布及產(chǎn)物特性,探討了流化床污泥熱解反應機理。 污泥在不同氣氛中反應過程的特征參數(shù)不同。提高升溫速率有利于增加熱解反應最大失重速率,對總失重率影響不大。污泥熱解的不同反應階段具有不同反應機理和動力學參數(shù),反應表觀活化能為60-100 kJ/mol。煤與污泥混合熱解時,污泥和污泥灰中所含的無機化合物對煤熱解反應起到催化作用,兩種原料之間的相互作用與原料特性及混合比例有關。 通過流化床污泥寬溫度范圍熱解實驗研究,獲得了不同熱解溫度下的熱解產(chǎn)物分布。隨著熱解溫度升高,液體產(chǎn)率先增加后減小,550℃時達到最大值,為50.35%。熱解氣體產(chǎn)率隨熱解溫度升高而增加,950℃時氣體產(chǎn)率為51.58%。隨熱解溫度升高半焦產(chǎn)率降低,950℃時半焦產(chǎn)率為36.92%。對熱解產(chǎn)物進行分析,獲得了流化床污泥低溫和高溫熱解產(chǎn)物特性數(shù)據(jù)。 污泥低溫和高溫熱解氣體成分含量及變化規(guī)律有所差異。隨著熱解溫度升高,低溫熱解氣體中CO2含量逐漸降低,H2、CH4和CO的含量增加。550℃之后,熱解氣體中各成分含量關系為COH2CH4CO2。高溫熱解氣體熱值為15.36-16.35 MJ/m3,各成分含量關系為H2COCH4CO2。污泥熱解氣體可作為合成氣用于化學工業(yè),或是燃燒利用其中的熱能。 污泥熱解焦油中檢測到多種化合物,其成分及含量隨熱解溫度變化規(guī)律不同。550℃熱解焦油中甲苯不溶物含量為36%左右,瀝青質和正庚烷可溶物含量分別為37.04%和26.96%。該焦油中汽油餾分為2%左右,柴油餾分為18%左右,減壓餾分占15%左右,渣油占65%。低溫熱解焦油的毒性較低,以烯烴、烷烴、酯類和羧酸等化合物為主,多環(huán)芳烴化合物在600℃時開始出現(xiàn),在高溫熱解焦油中占絕大多數(shù)。污泥熱解焦油具有燃料用油的潛力,精制提純后可獲得多種化工原料。 污泥熱解過程中半焦產(chǎn)物的成分及結構發(fā)生變化,并具有明顯的孔隙特征。隨著熱解溫度升高,污泥熱解半焦中的固定碳和水分含量變化不大,灰分含量增大,揮發(fā)分含量降低。半焦結構中孔型多樣,主要集中在3-5 nm的中孔。熱解溫度為450℃時,半焦的BET比表面積為35.872 m2/g。熱解半焦可進一步燃燒,或經(jīng)炭化、活化制備成本低廉、吸附容量大的吸附材料。 本文進行了流化床污泥熱解實驗,研究了熱解過程和反應機理,獲得了大量的熱解產(chǎn)物特性數(shù)據(jù),為污泥熱解技術的推廣和發(fā)展提供參考。
【學位授予單位】：中國科學院研究生院（工程熱物理研究所）
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：X703

【引證文獻】

相關博士學位論文 前1條

1 王偉云;污泥間接薄層干燥與熱壓力耦合脫水干燥研究[D];大連理工大學;2012年

相關碩士學位論文 前2條

1 張雄;污泥低溫干燥及冷凝液污染特性研究[D];沈陽航空航天大學;2012年

2 雷太平;污泥裂解液強化高鹽偶氮染料廢水脫色研究[D];大連理工大學;2012年

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本文編號：2673166