本文關鍵詞：疏浚底泥連續(xù)化微波干燥特性及能效分析

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【摘要】：干燥是疏浚底泥脫水處理處置過程中一個重要工序,也是其資源化和無害化的一個重要因素。由于傳統(tǒng)干燥方法存在處理效率低、能耗大、污染環(huán)境等缺點,因此,在疏浚行業(yè)中探索一種新型的干燥方法來代替現(xiàn)有的干燥技術尤為重要,高效地將底泥含水率降至合理范圍的同時,并實現(xiàn)其連續(xù)化和無害化處理。本文采用連續(xù)化隧道式微波干燥設備對疏浚底泥進行干燥實驗,初步探討了微波功率、進料量、傳送速度、通風狀況、含水率及干燥助劑對疏浚底泥干燥性能的影響規(guī)律,并對干燥所需時間與微波功率、進料量的關系分別進行了分析。動力學分析得到一級反應的活化能、指前因子等動力學參數(shù)。以電價為依據(jù),分別對不同進料量的底泥在不同微波功率下干燥的單位能耗進行計算。主要研究結(jié)論如下：(1)疏浚底泥連續(xù)化微波干燥過程大體可分為三個階段；快速干燥階段、恒速干燥階段和降速干燥階段。微波功率越大,進料量越小,傳送速度越小,干燥所需時間越短,水分比下降的速率也就越快,達到相同干燥效果的時間越短。通風狀況對微波干燥連續(xù)化特性的影響不明顯。在相同微波功率下,低含水率(40%)底泥水分比變化受微波功率的影響較大,最大干燥速率隨底泥含水率的增大呈上升的趨勢。添加適量的粉煤灰對疏浚底泥連續(xù)化微波干燥中水分的去除有促進效果,生石灰的添加有利于提高最大微波干燥速率,膨潤土、稻殼與玉米秸稈對底泥連續(xù)化微波干燥特性影響不明顯。(2)非線性擬合結(jié)果表明,一階指數(shù)衰減模型(y=A exp(-x/b)+y0)適用于描述干燥所需時間與微波功率之間的關系(R2≥0.98)。線性擬合表明,干燥所需時間與進料量呈正比例關系(R2≥0.96)。為了以較少的能耗達到相同的干燥效果,對于進料量在1.28～5.12kg·min-1之間的疏浚底泥,以功率3 kW進行干燥為最佳。(3)動力學分析可知,對于不同微波功率和不同進料量而言,疏浚底泥連續(xù)化微波干燥反應的活化能分別為Ea不同功率=82.95 kJ·mol-1口Ea不同進料=12.94 kJ·mol-1,表明疏浚底泥微波干燥反應中完全去除其內(nèi)部水分所需的活化能較低,干燥過程能夠在較低的溫度下進行。(4)單位能量消耗分析表明,對于疏浚底泥的微波干燥,選擇合適的進料量和微波功率既能達到干燥的目的又能提高經(jīng)濟效益,有利于降低能耗。綜合分析可知,當進料量為5.12 kg·min-1,微波功率為3 kW時,本實驗中所需要的處理費用在21-37元／水下方。連續(xù)化微波干燥效率大約為68%左右。
【關鍵詞】：連續(xù)化微波干燥 疏浚底泥 微波干燥特性 動力學 單位能耗
【學位授予單位】：天津科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X703;X52
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 前言9-24
• 1.1 疏浚底泥9-16
• 1.1.1 我國疏浚底泥概況9-10
• 1.1.2 疏浚底泥處理現(xiàn)狀10-16
• 1.1.3 疏浚底泥理化性質(zhì)16
• 1.2 疏浚底泥對環(huán)境的危害16
• 1.3 國內(nèi)外疏浚底泥的干燥工藝現(xiàn)狀16-19
• 1.3.1 對流干燥16-17
• 1.3.2 外干燥17
• 1.3.3 焚燒干化17
• 1.3.4 太陽能干燥17-18
• 1.3.5 微波干燥18-19
• 1.3.6 其他干燥技術19
• 1.4 連續(xù)化微波干燥技術19-21
• 1.4.1 微波的特性20
• 1.4.2 微波干燥的原理20
• 1.4.3 連續(xù)化微波干燥技術及應用現(xiàn)狀20-21
• 1.5 疏浚底泥連續(xù)化微波干燥的可行性與必要性分析21-22
• 1.5.1 可行性21-22
• 1.5.2 必要性22
• 1.6 本研究的意義和內(nèi)容22-24
• 1.6.1 課題的提出和意義22-23
• 1.6.2 課題的主要研究內(nèi)容23-24
• 2 實驗與方法24-32
• 2.1 實驗藥品24
• 2.2 實驗儀器24-25
• 2.3 實驗方法25-28
• 2.3.1 疏浚底泥基本物性測試25-27
• 2.3.2 連續(xù)化微波干燥實驗設計27-28
• 2.4 疏浚底泥連續(xù)化微波干燥特性研究28-32
• 2.4.1 不同單因素對微波干燥特性的影響28-29
• 2.4.2 疏浚底泥連續(xù)化微波干燥動力學研究29
• 2.4.3 疏浚底泥連續(xù)化微波干燥的耗能分析29-30
• 2.4.4 性能指標30-32
• 3 結(jié)果與討論32-65
• 3.1 疏浚底泥的特性32-33
• 3.1.1 疏浚底泥的基本物性32
• 3.1.2 疏浚底泥粒徑分布32-33
• 3.2 疏浚底泥連續(xù)化微波干燥過程影響因素分析33-48
• 3.2.1 微波功率33-35
• 3.2.2 進料量35-36
• 3.2.3 傳送速度36-38
• 3.2.4 通風量38-39
• 3.2.5 含水率39-40
• 3.2.6 干燥助劑40-48
• 3.3 干燥所需時間與微波功率、進料量的數(shù)學模型48-50
• 3.3.1 干燥所需時間與微波功率的數(shù)學模型48-49
• 3.3.2 干燥所需時間與進料量的數(shù)學模型49-50
• 3.4 疏浚底泥連續(xù)化微波干燥動力學分析50-57
• 3.4.1 疏浚底泥中水分存在的形式50-51
• 3.4.2 干燥動力學模型的建立51-53
• 3.4.3 動力學模型的擬合與分析53-57
• 3.5 疏浚底泥連續(xù)化微波干燥的能效分析57-65
• 3.5.1 能耗分析概述57
• 3.5.2 能耗分析的相關計算57-65
• 4 結(jié)論65-66
• 5 展望66-67
• 6 參考文獻67-76
• 7 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文情況76-77
• 8 致謝77

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