不同氧气浓度和粒径下工业污泥燃烧特性的实验研究.pdf

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1、第27卷第6期热能动力工程Vo1．27，No．62012年11月JOURNALOFENGINEERINGFORTHERMALENERGYANDPOWERNov．，2012文章编号：1001—2060(201．2)06—0726—06不同氧气浓度和粒径下工业污泥燃烧特性的实验研究闫云飞，张磊，张力，唐强(重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室，重庆400030)摘要：在不同氧气浓度和样品粒径条件下，采用热重分析对优化污泥焚烧技术十分必要，以期为工业污泥无法对3种不同行业的工业污泥进行了实验研究。结果表明，害化、资源化提供理论和实验依据。工业污

2、泥着火和燃烧特性好、着火温度低，但燃烧不剧烈，综合燃烧性能不高。适3'-增加氧气浓度，燃烧非基元反应增1实验多，着火和燃尽性能改善。粒径大小对气体的扩散和热传导有较大影响，随着粒径减小，反应区间变窄，失重量增加，燃1．1试验装置烧失重速率峰值增大。实验采用ZRY一1P型综合热分析仪。主要技关键词：工业污泥；热重分析；燃烧特性；氧浓度；粒径术参数：室温一1000oC；测重系统最大负载：2g；最中图分类号：X703；TQO38．1文献标识码：A大分度值：10g；升温速率：0．1～30℃／min；引言1．2试验样品及成份分析实验采用重庆3种不同行业的工业污

3、泥，样品工业污泥中含有大量的病原菌、寄生虫等致病编号：1．废水处理厂污泥；2．造纸污泥；3．制药污泥。物质以及二嗯英、放射性核素等难以降解的有毒物污泥样品提前在干燥箱内105℃下干燥24h。经过质，若处置不当，不仅会占用大量土地，而且会对地研磨、筛分出粒径40目、80目和200目3种粒度级下水、生态环境等造成二次污染。如何使污泥减量别的样品。实验条件：压力0．1MPa，升温速率15化、无害化和资源化已成为国内研究的热点。何艳~C／min，由室温加热到950oC。污泥样品的工业分峰等人对污水污泥的燃烧及动力学特性进行了研析如表1所示，可以看出，工业污泥

4、具有高挥发分、究⋯，采用分阶段模型描述燃烧特性，所得出的实高灰分、低固定碳及低热值等特点。验值与计算值一致。谭雷等人在空气气氛下应用热表1污泥的工业分析(％)和热值分析(kJ／kg)重质谱联用仪得出了污泥燃烧各阶段的动力学参Tab．1Industrialandheatingvalueanalysisofthesludge数。丘纪华等人对污泥的焚烧产物进行了电镜扫描和能量发散光谱分析J。冉景煜等人通过实验分析得出混合工业污泥的燃烧及动力学特性_4J，并分析了含金属氧化物对工业污泥燃烧特性的影响，发现含不同金属元素化合物对于污泥燃烧的催化机制和作用有差异

5、性。万嘉瑜等人研究了表2实验工况城市污泥在不同氧气浓度下的动力学特性_6J，发现Tab．2Operatingconditionsunderthetest氧气浓度对污泥燃烧的影响主要发生在氧浓度≤50％且温度高于380℃的范围。但是对工业污泥的燃烧影响因素研究较少。为了有效的处理工业污泥，利用热重法分析了3种工业污泥的燃烧特性，研究了氧气浓度和粒径大小对工业污泥燃烧特性的影响。对此展开的研究收稿日期：2012—01—13；修订日期：2012—03—15基金项目：中央高校基本科研业务费基金资助项目(CDJZR10140011)；重庆市自然科学重点基金资助

6、项目(2009BA6067)作者简介：闫云飞(1978一)男，河南平顶山人，重庆大学副教授．第6期闫云飞，等：不同氧气浓度和粒径下工业污泥燃烧特性的实验研究·727·2．2燃烧特性分析2燃烧特性分析2．2．1着火特性分析着火温度是燃料着火性能的主要指标，着火温2．1热重曲线特性分析度越低，表明着火性能越好。实验中采用TG—DTG以表2中的工况1为例，得到TG、DTG曲线如方法确定着火温度。各试样着火温度如表3图1所示。3种工业污泥燃烧过程均由水分析出阶所示。3种污泥挥发分含量较高、固定碳含量较低，段、挥发分析出燃烧阶段和固定碳燃烧阶段组成，但因此较易

7、燃烧，着火温度相对较低。由表3可看出，1号污泥固定碳燃烧阶段所处温度与2号、3号有明2号污泥着火温度最低，其着火性能最好，1号次之，显不同，分别为581～737oC和383～540oC，这是由3号最差，表明着火温度不仅仅与挥发分的含量有于1号工业污泥中碳的存在形态特性与2号、3号关，还与污泥挥发分成分组成有关。污泥不同导致的。由于1号工业污泥挥发分和固定2．2．2燃尽特性分析碳含量最低，其失重量最小，最大燃烧速率最小，但将试样失重占总失重的98％时对应的温度定挥发分最先析出，表明并不是挥发分含量越高越先义为燃尽温度，各试样燃尽温度如表3所示。燃析出。

8、3号工业污泥的挥发分含量和固定碳含量最尽特性是表征可燃物燃烧特性的一个重要指标，用高，失重量也最大，DTG曲