污泥復(fù)合燃料熱利用特征與灰渣成型性能.pdf

1、城市污泥是污水處理工藝過程中產(chǎn)生的固體廢棄物。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，污水處理設(shè)施的建設(shè)完善，污泥產(chǎn)生量也越來越大。污泥具有含水率高、力學(xué)性質(zhì)差、含有大量的有毒有害物質(zhì)，且占地面積大等特點(diǎn)，如果得不到妥善地處理處置，將會(huì)帶來嚴(yán)重的環(huán)境問題。
　　 隨著人們觀念的轉(zhuǎn)變和技術(shù)進(jìn)步，各類所謂的“污染物”開始被視作“放錯(cuò)位置的資源”而加以回收利用。有研究表明，污泥中含有大量的有機(jī)組分，占污泥干重的50％左右，其熱值與褐煤相當(dāng)，可以進(jìn)行

2、能源化利用。到目前為止，污泥作為能源而加以利用的方法主要包括厭氧消化、微生物燃料電池、氣化和熱解、燃燒和混燒等。其中，燃燒和混燒可直接實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化，且設(shè)備技術(shù)相對(duì)成熟，被認(rèn)為是當(dāng)前最經(jīng)濟(jì)可行的污泥能源轉(zhuǎn)化方式。
　　 本文采用污泥-煤混合成型→干化→熱利用→灰渣利用的過程，在不增加能耗基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)污泥中能量的回收利用之目的，并對(duì)產(chǎn)生的灰渣進(jìn)行完全利用。
　　 80％左右的含水率是污泥燃燒利用的主要障礙，通過將煤和污泥復(fù)合

3、成型制備成復(fù)合燃料，可以實(shí)現(xiàn)燃燒過程的能量供給平衡，同時(shí)可加速?gòu)?fù)合燃料中污泥含水的干化速率。本文研究了污泥含水率、污泥添加比例和冷壓成型壓力等因素對(duì)復(fù)合燃料成型的影響，以及不同溫度條件下復(fù)合燃料的干化特點(diǎn)，結(jié)果表明利于復(fù)合燃料成型的工藝條件為:污泥初始含水率60-70％，成型時(shí)固含70-80％。10-30 MPa范圍內(nèi)的成型壓力對(duì)落下強(qiáng)度影響較小。制備得到的成型燃料的落下強(qiáng)度可達(dá)到采用商用黏結(jié)劑制備得到的型煤水平?；旌铣尚秃蟮奈勰鄰?fù)合燃

4、料，和污泥相比明顯有利于水分的擴(kuò)散和揮發(fā)，可在室溫及不高于100℃條件下快速干化，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了污泥脫水及能源化利用的目的。
　　 對(duì)污泥、煤以及二者的復(fù)合燃料在空氣及氮?dú)鈼l件下進(jìn)行熱分析，研究了總失重量、失重速率、熱效應(yīng)、燃燒及熱解參數(shù)特點(diǎn)及焦炭生成等內(nèi)容。結(jié)果表明，與煤相比，污泥具有較高的灰分和揮發(fā)分，但所含的有機(jī)組分的燃燒和熱解溫度均低于煤。污泥的加入可以降低復(fù)合燃料的著火點(diǎn)，提高燃料的活化能。復(fù)合燃料的燃燒和熱解過程中，污泥

5、和煤表現(xiàn)各自的熱特征，無明顯的交互作用。污泥中的焦炭含量低于煤，且不穩(wěn)定，在1000℃熱過程中幾乎完全分解。
　　 研究了污泥、煤以及復(fù)合燃料燃燒的污染物排放特征，分析了不同復(fù)合比例燃料及溫度條件下SO2、NOx等污染物的排放特征，以及灰渣的重金屬浸出特征。結(jié)果表明燃燒過程中，復(fù)合燃料中污泥具有一定的固硫和固氮作用，污泥中的S、N含量較高，燃燒過程中SO2、NOx排放的絕對(duì)量有所上升但固硫率、固氮率隨復(fù)合燃料中污泥含量的升高而提

6、高?；以闹亟饘俳鼍蛇_(dá)到國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
　　 不同條件下對(duì)燃燒后的污泥灰及復(fù)合燃料燃燒后的灰渣進(jìn)行團(tuán)粒或壓力成型，形成燒結(jié)坯料，采用兩步燒結(jié)法制備得到不同性能的陶粒產(chǎn)品。表征并分析了產(chǎn)物的吸水率、密度及物相。對(duì)于污泥/污泥灰，采用兩步燒結(jié)，在低溫?zé)Y(jié)后，在溫度1050℃，時(shí)間5-20 min條件下，可以燒結(jié)得到吸水率45.32-4.11％，密度1.67-0.84 g/cm3的陶粒產(chǎn)品。對(duì)于復(fù)合燃料，在低溫?zé)Y(jié)后，在溫度

7、1150℃，時(shí)間5-30 min條件下，可以燒結(jié)得到吸水率56.35-1.12％，密度1.609-0.758 g/cm3的陶粒產(chǎn)品。和純污泥/污泥灰的燒結(jié)條件相比，復(fù)合燃料灰需要更高的燒結(jié)溫度和更長(zhǎng)的燒結(jié)時(shí)間。物相分析表明，隨著溫度的升高，污泥灰逐漸發(fā)生變化，石英相峰值明顯降低，轉(zhuǎn)化出現(xiàn)莫來石、斜方鈉沸石等物相，并有非晶態(tài)無定形物相出現(xiàn)。復(fù)合燃料灰渣的燒結(jié)過程中，莫來石等物相的存在可能是引起燒結(jié)溫度提高的原因。
　　 通過本研究