【摘要】：能源短缺和環(huán)境問(wèn)題是當(dāng)今世界面臨的兩大難題,能源短缺尤其是石油短缺阻礙了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。污泥來(lái)源于污水處理過(guò)程,其處理處置已成為世界性的難題。熱解法是很有前途的污泥資源化處置方式之一,在污泥無(wú)害化處置的基礎(chǔ)上還能夠得到類(lèi)似石油的熱解油而受到廣泛關(guān)注。本文利用固定床對(duì)污泥熱解進(jìn)行研究,對(duì)污泥熱解液特性進(jìn)行了全面分析,并利用兩步蒸餾法對(duì)熱解液進(jìn)行加工,通過(guò)GC-MS及油品測(cè)試方法對(duì)加工產(chǎn)品的組成和性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定,分析其作為石油產(chǎn)品替代物的潛力,為緩解石油短缺問(wèn)題提供數(shù)據(jù)參考。 污泥熱解液去除相分離水后得到含水熱解油,利用蒸餾法對(duì)含水熱解油樣品進(jìn)行脫水得到無(wú)水熱解油,并對(duì)無(wú)水熱解油的燃料性質(zhì)和其它性質(zhì)進(jìn)行分析,結(jié)果表明,得到的無(wú)水熱解油基本可以滿(mǎn)足4#燃料油的要求;而硫含量、固體顆粒物含量和金屬離子含量過(guò)高,為提高其品質(zhì)必須進(jìn)行進(jìn)一步的加工。利用兩步蒸餾法對(duì)含水熱解油進(jìn)行加工,簡(jiǎn)單蒸餾的作用是脫除水并得到輕質(zhì)組分,減壓蒸餾用于得到中質(zhì)組分和瀝青質(zhì)。在減壓蒸餾過(guò)程中,降低回流比是減少瀝青質(zhì)產(chǎn)率的有效方式,在回流比為1時(shí)得到水、輕質(zhì)組分、中質(zhì)組分、瀝青質(zhì)的比例分別為25 %、13%、31 %、28 %,蒸餾過(guò)程中的體積損失量為3 %。含水熱解油經(jīng)兩步蒸餾處理既可以去除水分,又能夠得到不同品質(zhì)加工產(chǎn)品,有望實(shí)現(xiàn)熱解油的高品質(zhì)應(yīng)用。 通過(guò)對(duì)輕質(zhì)組分、中質(zhì)組分和瀝青質(zhì)的燃料性質(zhì)進(jìn)行分析,討論了三種加工產(chǎn)品的應(yīng)用前景。輕質(zhì)組分中含有大量的烴類(lèi)物質(zhì),鏈長(zhǎng)度在C6~C13之間,其燃料性質(zhì)與車(chē)用汽油標(biāo)準(zhǔn)相近,表明其具有作為車(chē)用汽油的潛力。中質(zhì)組分中烴類(lèi)的碳鏈長(zhǎng)度在C10~C20之間,并含有48%的含N、O的有機(jī)物,包括有機(jī)酸、醇和腈類(lèi)等;燃料性質(zhì)表明其可作為2#燃料油使用,且與5號(hào)柴油相近,具有作為車(chē)用柴油的潛力;向5號(hào)柴油中添加10%的中質(zhì)組分不會(huì)影響柴油使用。瀝青質(zhì)熱值為36MJ/kg,可以作為燃料或建筑材料。 提出了一種新的熱解動(dòng)力學(xué)模型求解方法,與傳統(tǒng)解法相比,具有計(jì)算簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn);利用新方法求得的參數(shù)與傳統(tǒng)方法進(jìn)行比較結(jié)果相差不大;良好數(shù)據(jù)擬合結(jié)果表明該方法可用于污泥熱解動(dòng)力學(xué)求解。 通過(guò)對(duì)污泥熱解油的社會(huì)需求以及熱解過(guò)程中能耗分析,對(duì)污泥熱解過(guò)程中能耗和產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行核算,得出在污泥含水率低于60%時(shí),產(chǎn)出價(jià)值高于能耗費(fèi)用;而含水率高于60%時(shí),能耗費(fèi)用高于產(chǎn)出價(jià)值;降低污泥含水率和提高設(shè)備熱效率可以提高污泥熱解的經(jīng)濟(jì)效益。
【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】：2010
【分類(lèi)號(hào)】：X703
【圖文】：

圖 1-1 世界能源消耗量變化圖Fig. 1-1 Energy consumption of the world照現(xiàn)在的能源開(kāi)采速率計(jì)算，世界上已探明的各類(lèi)一次能源均已一次能源的儲(chǔ)量及可開(kāi)采年限見(jiàn)表 1-1[6]。由表 1-1 可看出石油、燃的儲(chǔ)量分別可以維持世界使用 43.5 年、204 年和 55 年；除煤以外，氣僅能維持到本世紀(jì)中葉，開(kāi)發(fā)一次能源的替代能源成為維持世界的唯一途徑。表 1-1 2008 年一次能源儲(chǔ)量信息Table 1-1 Messages of primary energy reserves at 2008能源種類(lèi) 能源儲(chǔ)量 開(kāi)采量 可開(kāi)采年限石油（Mt）170838 3928.8 43.5燃煤（Mt）826001 4049.1 204.0世界天然氣（×109m3）185023 3365.5 55.0石油 （Mt）2112 189.7 11.1

第一章 緒論3.8Mt，并在以 10%左右的年增長(zhǎng)速率增長(zhǎng)；根據(jù)預(yù)測(cè)，到 2015 年我國(guó)污水率將超過(guò) 60%，污泥產(chǎn)量將達(dá)到 120~200Mt[4]，換算成干污泥為 24~40Mt（水率為 80%計(jì)算）。如何完成如此大量的污泥的無(wú)害化處置，已成為世界性難論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 2011年 第07期 工程科技Ⅰ輯

圖 1-3 污泥連續(xù)液化油化裝置Fig. 1-3 Continuous aparatus for oil making from sewage sludge、熱解法機(jī)組分可以在高溫條件下被分解，根據(jù)溫度、爐內(nèi)氣氛條氣化和熱解。氣化是在 1000℃左右，氧氣不充分的條件氣和灰分的過(guò)程[71]。氣化的目的是為了盡可能多的得到產(chǎn)生。Midilli 等[72]和 Dogru 等[73]認(rèn)為污泥氣化是一種很法，可以用來(lái)生產(chǎn)低品質(zhì)燃?xì)狻Ｔ?1000~1100℃條件下， H2、CO、CH4、C2H2和 C2H6等可燃成分, 其中 H2、C占總氣體量的比例分別為 10.48%、8.66%和 1.58%，可燃 19%~23%，其他為 N2和 CO2。氣體的熱值在 2.55~3.2成分可以用來(lái)補(bǔ)償氣化過(guò)程中所需能量。在污泥氣化過(guò)程被穩(wěn)定到固體半焦中，只有 Hg 會(huì)伴隨氣體顆粒物散發(fā)出置減少 Hg 對(duì)大氣的污染[74]。雖然在氣化過(guò)程中會(huì)控制條的方面進(jìn)行，但是不可避免的會(huì)生成少量的焦油，焦油的

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 李海英;張學(xué)軍;張書(shū)廷;趙新華;;利用污水廠污泥生產(chǎn)復(fù)混肥及對(duì)冬小麥增產(chǎn)效果研究[J];華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年01期

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本文編號(hào)：2772110