煤掺混污泥的混烧特性及动力学分析

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能源是人类生存与发展的重要保障,也是社会经济发展的引擎和根本动力。随着世界经济的不断发展,全球能源消耗迅猛增长,各国的能源竞争日益激烈,能源供需矛盾日趋恶化。我国的能源形式十分严峻,能源的多元化发展是我国能源开发与利用的必然趋势,开发新的能源及综合利用废弃资源是我们解决供需矛盾的一个有效的重要途径。随着我国城市化和工业化进程的加快,城市污水和工业污水排放量在不断增加,污水处理率也不断提高。污水处理设备的现代化及污水处理规格的要求越来越严格,我国的年污泥产量逐年增加。污泥已成为急需处理的难题,如何处理这些数量庞大的污泥,使其达到减量化、无害化、资源化的目的已成为我国乃至世界环境界深为关注的课题之一。本文选取西南最大污水处理厂-鸡冠石污水处理厂污泥、巴南污水厂生活污泥及重庆本地劣质煤为研究对象,利用非等温热重分析方法,考察了污泥、煤及煤掺混污泥的燃烧特性及动力学特性,着重分析污泥掺混比、氧气浓度、污泥及煤粒径、催化剂等因素对混烧特性及动力学特性的影响。实验结果表明:污泥与煤的物理性质相差很大,不同污泥之间也存在相当大的差异性。污泥燃烧有两个失重峰,而煤只有一个失重峰。在研究煤掺混污泥混烧的过程中,当掺混比较小时,有相互促进作用,随着掺混比增加,相对独立性占主导。氧气浓度有助于燃烧,使失重增加,失重速率增大,活化能和频率因子等动力学参数增大。粒径的大小影响热量的扩散及生成物的排出,颗粒越小越有利于燃烧。催化剂的加入减小了反应所需要的活化能,并使得频率因子增大。通过固定床实验系统,考察了污泥与煤在固定床燃烧系统中的放热特性及烟气排放特性,着重研究了污泥掺混比与氧气浓度等因素对气体排放特性(NOx、SO2、CO2、N2O)的影响。实验结果表明:随着污泥掺混比的增加,着火温度提前,燃烧激烈程度减弱,NOx、SO2、CO2的排放量均增加,N2O的排放量减少。随着氧气浓度的增加,着火温度提前,燃烧更加剧烈,燃尽时间缩短,NOx、SO2、CO2的排放量减小,N2O的排放量增加。
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