市政污泥与烟煤的混合热解特性实验研究.pdf

《市政污泥与烟煤的混合热解特性实验研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第37卷第1期煤炭转化VO1．37NO．12014年1月C0ALCONVERSIoNJan．2014市政污泥与烟煤的混合热解特性实验研究*高新勇D金晶张号D董振D曾武勇D孟磊”高文静”摘要采用热重分析法对市政污泥(污泥SZ)与大同烟煤(煤样DT)及其混合物进行了热解实验研究．揭示了污泥SZ和煤样DT及其混合物热解特性的异同，研究了污泥SZ和煤样DT及污泥SZ的掺比量对两者热解特性的影响．结果表明，市政污泥的挥发分析出特性远好于烟煤；市政污泥和烟煤的热解特性存在显著差异，主要表现在总失重率、失重速率及挥发分析

2、出温度区间等；污泥SZ与煤样DT的掺混对两者的热解过程都有催化作用，而且各自最大催化作用时的掺比量也不相同；市政污泥与烟煤混合物的热解特性与两者的混合比例有关．关键词市政污泥，烟煤，热重分析，热解特性，失重速率中图分类号TQ530．2污泥混合热解的研究相对较少，两种燃料是否具有0引言相互影响有待进一步研究．本实验在烟煤中掺人不目前污泥的处理方式主要有填埋、堆肥和热处同比例的市政污泥，利用热重分析法分别研究了它理等，其中填埋和堆肥均会占用大量的土地而且会们单独和混合后的热解特性，分析了烟煤中掺人污造成二次污染

3、；热处理中的焚烧法虽然可以实现能泥后对混合物热解的影响规律，以期为煤与污泥的量的回收利用，但焚烧后会产生诸如二嗯英等有毒混合热解提供相应的参考．有害气体，而污泥的热解作为一种污泥的无害化、减1实验部分量化和资源化处理方式，已经受到了越来越多的关1．1实验条件注．_1污泥的热解反应十分复杂，若将一定量的污泥实验采用美国TA公司生产的TGA5o0型热重混入到煤中，则能够改善煤的热解特性，催化煤的热分析仪，升温速率为20℃／rain；温度范围：室温～解过程．热重分析是用于研究固体化学反应特性950℃；实验样品质量

4、约为10mg；实验气氛：氮气，的重要方法，通过热重实验的TG．DTG曲线分析，流量为100mL／min．实验过程中对每组实验均采用可以得到燃料的燃烧或热解等特性参数．热重分析重复实验来保证实验结果的正确性和可靠性．广泛应用于固体反应特性的研究．[3“]冉景煜等l_5采用热重法进行了煤矸石和工业污泥的热解、燃烧特1．2试样性与机理研究；张文丹等_6]对烟煤、造纸污泥及两者实验选用一种污泥和一种烟煤，样品编号：}昆配物的热解特性进行了研究；Biaginietal采用sz——上海曲阳污水处理厂脱水污泥，DT——大

5、热重分析仪考察了不同煤种和一种污泥在热解过程同烟煤．实验前，两种试样在鼓风干燥箱中于105℃中的挥发失重行为，并分析了热解动力学数据；另干燥24h，经过研磨、筛分，使样品粒径小于100目，外，相关研究表明，在煤中加入一定量的无机化合物将制备好的两种样品按实验要求比例混合均匀，置可以促进煤的热解过程[8]，而污泥中恰恰含有大量于干燥器中备用．两种样品的工业分析和元素分析的K，Na，Mg，AI，Ca和Fe等元素．目前，对于煤和见表1．表1样品的工业分析和元素分析Table1Proximateandultimat

6、eanalysisofsamples*上海市研究生创新基金资助项目(JWCXSL1202)和上海市教委科研创新重点项目(12zz141)1)硕士生；2)博士、教授(通讯作者)，上海理工大学能源与动力工程学院，200093上海收稿日期：2013—03．19；修回日期：2013．05—0884煤炭转化2014正由表1可知，污泥SZ与煤样DT相比，其氧、氮较高，煤中的芳烃烷基侧链含量丰富且桥键数量多，脂和硫含量明显偏高，碳含量明显偏低，污泥SZ的挥肪结构和桥键是煤中的薄弱环节，受热容易裂解成自发分较高，是煤样DT

7、的2．3倍左右，而固定碳的含由基“碎片”，生成气态烃，一般在500℃左右集中释放，量远低于煤样DT，污泥SZ的空干基低位发热量和煤样DT释放挥发分中的烃类气体含量高．[10,11]煤样DT相比有一定的差距．主要是由于污泥SZ由图1b可知，在100℃左右时两种样品均有一和煤样DT在元素构成上不同，污泥SZ中的氧含个较小的失重峰，这部分失重是由样品中内在水分量较高，而碳含量相对较低；污泥SZ与煤样DT在和少量外在水分蒸发所产生的，本研究忽略水分析成分组成上也不相同，污泥SZ主要由一些脂肪类、出对热解过程的影响，

8、仅对两种样品的挥发分析出蛋白类及糖类化合物等组成，发热量相对较低，而煤过程进行分析和讨论．样DT主要由缩聚芳香结构组成，发热量较高．由图1b还可知，煤样DT中所含挥发分析出的主要温度为272．63℃～696．11℃，从272．63℃开2结果与讨论始失重率逐渐缓慢增加，350℃之后失重率迅速增2．1单一样品热解特性分析加，到459．71℃时失重率达到最大，为3．215％／rain．图1为污泥SZ和煤样DT两种样品单