城市污泥與典型生物質(zhì)的混合成型行為及機(jī)理研究.pdf

1、生物質(zhì)致密成型技術(shù)可以將生物質(zhì)擠壓成顆粒狀、塊狀和立方狀，可以顯著提高其體積密度，進(jìn)而降低儲(chǔ)存、運(yùn)輸和處理成本，致密成型后的生物質(zhì)產(chǎn)品形狀大小均一，可以適用于標(biāo)準(zhǔn)的處理和儲(chǔ)存設(shè)備，也能夠更加方便的進(jìn)行直接燃燒、與煤共燃、氣化、熱解或其他的熱轉(zhuǎn)化方式。與此同時(shí)，通過對污水處理廠產(chǎn)生的大量城市污泥進(jìn)行焚燒處理是目前最有效的處理方式之一。
　　本文主要研究不同成型因素對得到的污泥-生物質(zhì)成型顆粒燃料能耗及性質(zhì)的影響。主要考察的成型因素有

2、成型壓力（28-110MPa）、成型溫度（30-150℃）、原料含水率（5-25％）、污泥混合比例（0-100%）和原料種類（杉木屑、樟木屑及稻草）等。本論文分析了擠壓能耗、推出能耗、密度、膨脹率、Meyer強(qiáng)度和吸水性等，并進(jìn)行機(jī)理推析。明確了各影響因素對成型能耗及顆粒性質(zhì)的影響，確定了污泥與生物質(zhì)協(xié)同成型的最優(yōu)化條件。
　　成型壓強(qiáng)為物料在模具中的成型提供必要的動(dòng)力，使松散的生物質(zhì)變得致密均實(shí)，提高成型燃料的強(qiáng)度。隨著壓強(qiáng)的增

3、大，成型顆粒的密度增大。顆粒的Meyer強(qiáng)度與壓強(qiáng)沒有顯著關(guān)系，且與生物質(zhì)種類也沒有顯著關(guān)系。成型溫度是影響污泥與生物質(zhì)協(xié)同成型的一個(gè)重要因素，污泥與生物質(zhì)能夠在90℃~150℃下成型得到密度大、強(qiáng)度高、膨脹率小的成型顆粒燃料，但溫度升高意味著更多的能耗。水分在成型中起到粘結(jié)劑和潤滑劑的作用，過高和過低的含水率都不利于成型，實(shí)驗(yàn)研究表明原料的混合含水率在10%~15%之間時(shí)，顆粒有較大的密度和Meyer強(qiáng)度，同時(shí)能耗、膨脹率降低。在與污

4、泥協(xié)同成型時(shí)具有一定程度粘度特性的纖維素、半纖維素起到“鋼筋”骨架的作用，污泥粒子填充其中，起到“鋼筋水泥”作用，顆粒粘結(jié)效果好。因而，隨著污泥比例的增大，污泥-生物質(zhì)成型顆粒的密度、強(qiáng)度增大，吸水性降低。
　　通過對不同成型因素下顆粒能耗及性質(zhì)的考察與衡量，得出適宜的污泥-生物質(zhì)成型條件為壓強(qiáng)范圍為55~83MPa，溫度范圍為110~130℃，含水率范圍為10~15%，污泥比例為50%。成型顆粒燃料的燃燒過程具有四個(gè)特征階段，分