城市污泥与煤矸石混燃实验研究-论文.pdf

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1、——瓣舳}’0荆程照艇如l髓i第29卷第10期电力科学与工程Vo1．29．No．102013年10月ElectricPowerScienceandEngineeringOct．，2013城市污泥与煤矸石混燃实验研究王雨，赵斌，赵利杰，李俊超，高倩(河北联合大学冶金与能源学院，河北唐山063009)摘要：为了解在煤矸石中掺烧污泥的燃烧规律，利用热重分析法对污泥、煤矸石及两种试样的混合燃料进行了燃烧特性研究。结果表明，随着污泥掺混比例的增加，混合燃料的着火温度逐渐降低，燃烬温度、可燃性指数和综合燃烧特性指数先减少再增

2、加，当掺混50％污泥时，达到最高点。利用Coats—Redfern积分法，选用恰当的反应机理函数，对燃料主要失重过程进行了动力学分析。结果表明，煤矸石的活化能高于污泥，混合燃料的活化能随着污泥掺混比例的增加而逐渐降低。其研究结果可为掺烧污泥的循环流化床锅炉的运行提供参考。关键词：污泥；煤矸石；热重分析；动力学分析；实验研究中图分类号：TK16文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn．1672—0792．2013．10．010焚烧是污泥与煤矸石实现减量化、无害化和0引言资源化利用的最有效途径。将污泥与煤矸

3、石混合进行燃烧，不仅充分利用了劣质燃料，节约r煤随着世界各国工业生产的发展、城市人口的炭资源；而且，污泥含有较高的挥发分，与煤矸增加，城市工业废水与生活污水的排放量日益增石混燃能够改善煤矸石的着火特性。多，根据有关预测，我国城市污水量在未来几年国内外很多学者采用热重分析法对不同类型还会有较大增长，2020年污水排放量将达到536污泥与煤混烧进行了研究。Nowicki等研究_『×10in／d。污泥作为城市污水及废水处理不可避污泥的热解动力学；OteroM等利用热重分析仪免的副产品，必然会随着污水处理量的增加而增对掺

4、混2％，5％和1O％比例污泥的煤进行了实验加。污泥富含有机质等营养成分，又含有一定量研究；结果表明，污泥掺混比例低于10％对煤燃的重金属、病毒、病原体和寄生虫卵等有害物质，烧的影响较小。国内学者也利用热天平对污泥与若处置不当会造成严重的二次环境污染。国内外煤混烧进行热重分析实验，得到了热解与燃烧特常用的污泥处理、处置方法主要有污泥农用、卫性，求出了化学动力学参数。文献[14]研究生填埋、污泥焚烧、污泥干化和热处理、污泥堆发现，煤、煤矸石、污泥混合后，随着污泥比例肥、海洋倾倒等”。的增加，混合燃料的着火温度有所降低

5、。煤矸石是煤矿建井、煤炭开采以及生产加工本文选取唐山市城市污泥、煤矸石和它们之过程中排放出的废渣，是煤炭工业排放量最大的间5种不同掺?昆比例的7个试样作为研究对象，固体废物，具有高灰分、低挥发分、低热值和难进行热解特性和动力学特性研究，旨在为掺烧污燃烧等特点。泥的循环流化床锅炉的运行提供参考。收稿日期：2013—07—25。基金项目：河北省科学技术研究与发展计划项目(11213941)。作者简介：王雨(1988一)，男，硕士研究生，研究方向为电站锅炉技术第l0期王雨，等城市污泥与煤矸石混燃实验研究55放入5O℃恒

6、温箱干燥数小时。试样所用煤矸石采l实验自唐山开滦东方电厂。污泥和煤矸石试样分别经破碎、碾磨、筛分后过200目筛，利用工业分析1．1试样成分分析仪、元素分析仪进行成分分析。本文采用加权平试样所用污泥采自唐山市西郊污水处理厂的均的方法计算污泥和煤矸石混合后的成分。各试机械脱水车间。分析前将污泥自然干燥15d后，样的成分分析如表1所示。表1试样元素分析与工业分析数据Tab．1Elementaryandindustryanalysisofsamples1．2热分析实验方法实验采用德国耐驰仪器制造有限公司生产的f．宝STA

7、449C型综合热分析仪，技术指标：温度范围吕●为室温～1500℃，升温速率为0．1～50K／rain，温度精度1K，热焓精度±3％。．实验条件：升温速率为20K／rain，试样质量10±1mg，升温范围为25～1000℃，到达1000℃时恒温5min，在空气气氛中进行，流量80ml／min，保护气体为氮气，流量20ml／min。图1污泥燃烧TG和DTG曲线Fig．1TGandDTGcurvesofsludgecombustion2城市污泥和煤矸石的燃烧特性城市污泥和煤矸石燃烧热重曲线分别如图1、图2所示。由图1分

8、析可知，污泥燃烧失重过程按温度f曼宕分为3个阶段，其中前两阶段失重不是很明显。●第一阶段温度小于150℃，此时，污泥中的少量盆水分吸热蒸发，由于污泥已经经过干燥，因此失重率较小；第二阶段温度在200℃～340℃，在此阶段，污泥中有少量的挥发分逐渐析出并发生燃烧；第三阶段温度在340℃～660℃，这是污泥图2煤矸石燃烧TG和DTG曲线的主要燃烧阶段，污泥中的挥发分大量析出，