工业污泥热解和燃烧及动力学特性实验研究
工业污泥是指工业废水经处理后，沉淀分离出的污浊物质。不同行业产生不同的工业污泥。在环保标准日益提高的现代社会，污泥处理已经逐渐成为一个重要的课题和研究领域。对污泥进行资源化处理迫切要求研究人员对污泥展开进一步的研究。无害化、资源化的污泥处理成为了近几年来国内外科技研究的热点。污泥热处理技术具有污染少、减容减量程度大、并可同时以热源或气源形式部分回收工业污泥中能量的特点，因而被认为是对污泥处理最有效途径之一。因此，加大对污泥热处理的理论和试验研究，特别是工业污泥的热解、燃烧及其动力学特性研究。为污泥的燃烧技术开发奠定理论基础，具有重要的工程应用价值及学术意义。
本文在研究了工业污泥干燥特性的基础上，利用热重法研究了三种典型工业污泥单一及按不同质量比混合后的混合工业污泥的热解特性和机理以及燃烧特性和机理，对其着火特性、挥发分析出特性、燃尽特性、综合燃烧特性、反应放热性能特性以及燃烧机理和动力学特性进行了研究，计算出不同温度阶段的动力学方程和燃烧动力学参数。同时研究了升温速率、压力、粒径和金属化合物对工业污泥热解特性和燃烧特性的影响。
研究结果表明，污泥的比表面积和干燥温度对干燥特性有重要影响。污泥的比表面积增加后，干燥速度变快，干燥时间变短，同时收缩效果也变好。过热干燥与饱和干燥显示出不同的特点，过热干燥干燥速度快，干燥时间短，而且过热干燥不存在平衡含湿量，干燥结束时的形状也与饱和干燥不同。同时同一样品在不同的升温速率下，其质量、失重率、含水率和热量等曲线变化趋势有明显不同。
研究结果还表明，工业污泥的种类、试样粒径、升温速率、压力和掺混一定量的金属化合物对工业污泥热解过程和热解特性都有较大影响。升温速率、压力、粒径的减少以及掺混一定量的金属化合物，工业污泥的各热解特征温度均有不同程度的减少。同时工业污泥单独热解时的DTG曲线的各热解峰在混合物质热解曲线上基本上有所体现，其热解过程并没有因为试样的混合而显著改变。
研究表明工业污泥着火和燃尽特性比较好，而综合燃烧特性不是很高；其着火温度与挥发分含量以及成分有关，而含碳量越高，燃尽性能越差，但综合燃烧性能越好；燃烧放热主要分为挥发分燃烧和固定碳燃烧两个阶段，前者燃烧剧烈，有明显的放热峰且活化能较低，后者放热峰变小，活化能变高；混合工业污泥中的单一组分在燃烧过程中基本保持各自的着火和燃尽特性，在热重分析中的燃烧特性可以用各个单一组分试样的燃烧特性进行叠加来表示。金属化合物对污泥的燃烧能起到一定的催化作用，能够改善工业污泥的着火性能，提高工业污泥的燃烧放热量和燃尽水平。不同金属化合物对于污泥燃烧的催化机制和作用有所差异。实验中各种金属化合物促进污泥燃烧过程的作用次序由大到小依次为：K2CO3、NaCl、Al2O3。随着压力的增大，污泥试样燃烧反应区间向低温区移动，各特征温度均呈下降趋势，综合燃烧特性指数有所提高；而随着升温速率的增大，污泥试样燃烧反应区间向高温区移动，各特征温度均有所增大，但综合燃烧特性愈好。
工业污泥热解;污泥热处理;污泥燃烧;燃烧动力学;热重分析法
重庆大学
硕士
热能工程
冉景煜
2006
中文
TK16;O643.21
68
2007-04-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）