单颗粒污泥燃烧机理及底渣中重金属特性研究

发布时间：2017-09-25 22:26

  本文关键词：单颗粒污泥燃烧机理及底渣中重金属特性研究

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【摘要】：随着我国经济的发展以及民众环保意识的提高,污水排放量日益增加,其处理率也逐年提高,加之我国一贯的“重水轻泥”, “污泥围城”现象日益严重。相比土地利用、填埋等传统处理工艺,污泥焚烧因其减容效果显著、可回收污泥中能量而受到越来越多的关注,如何高效清洁焚烧污泥已成为当前研究热点。本文以此为目标,就单颗粒污泥燃烧机理及底渣中重金属特性进行了研究。通过搭建实验台,研究了含水率、颗粒粒径、氧浓度以及火焰等因素对污泥燃烧过程的影响,着重研究了不同因素对温度场的影响。结果表明：1)含水率对火焰形态以及颗粒完全燃烧所需时间均会产生影响。低含水率污泥颗粒燃烧过程中火焰明亮,高含水率颗粒燃烧过程中火焰昏暗甚至没有火焰的出现。通过压汞法对三种含水率污泥颗粒燃烧后的底渣进行了分析,结果表明48%含水率污泥颗粒燃尽后底渣具有最大的平均孔径,因而其燃尽速率较快。2)不同粒径污泥颗粒因其比表面积差异而影响干燥、热解、焦炭燃烧等几个反应的宏观进行方式。当污泥颗粒暴露在高温炉膛时,其由外到内的每层均依次经历干燥、热解、焦炭燃烧等几个互不重叠反应,但因燃烧工况、燃料性质等影响而可能在宏观上表现为几个反应的同时进行。3)通过改变氧浓度,研究了富氧燃烧下的温度场分布。结果表明氧浓度主要影响焦炭的燃烧,因而富氧燃烧对提高污泥日处理量具有重要意义；通过改变燃烧氛围,研究了挥发份燃烧,即火焰对温度场的影响,结果表明其影响较小。基于实验结论,选取了热流干燥模型、二次热解模型及焦炭燃烧模型等几个子反应模型,并将其有机结合起来对污泥颗粒燃烧的整体过程进行了研究。结果表明在低温段及加热段模拟结果与实验结果具有较好的吻合效果；高温段因忽略了热电偶导线对传导热量的影响且缺乏相关热物性参数的准确描述,因而产生一定偏差。本文最后研究了不同含水率及不同比例添加剂对污泥燃烧后底渣中重金属特性的影响,结果表明不同含水率及添加剂均会对底渣中重金属浸出浓度及残留含量产生一定影响,但对不同重金属元素其效果不尽相同。
【关键词】：单颗粒污泥 收缩率 燃烧机理 含水率 燃烧模型 重金属
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 课题背景及意义10-11
• 1.2 污泥处置现状11-13
• 1.2.1 卫生填埋12
• 1.2.2 土地利用12-13
• 1.2.3 污泥焚烧13
• 1.3 焚烧技术的发展13-16
• 1.4 焚烧研究现状及进展16-20
• 1.4.1 焚烧技术的研究16-18
• 1.4.2 焚烧过程中重金属的迁移转化18-20
• 1.5 本文研究内容20-21
• 第二章 污泥颗粒燃烧的试验研究21-38
• 2.1 引言21-22
• 2.2 试验样品及装置22-24
• 2.2.1 实验样品及预处理22-23
• 2.2.2 实验装置23-24
• 2.3 实验结果及讨论24-36
• 2.3.1 含水率对燃烧过程的影响分析24-31
• 2.3.2 颗粒粒径对燃烧过程的影响分析31-34
• 2.3.3 火焰对燃烧过程的影响分析34-35
• 2.3.4 氧气浓度对燃烧过程的影响分析35-36
• 2.4 本章小结36-38
• 第三章 污泥颗粒燃烧的数值模拟38-50
• 3.1 引言38-39
• 3.2 模型介绍39-46
• 3.2.1 干燥模型40-41
• 3.2.2 热解模型41-42
• 3.2.3 焦炭反应模型42-44
• 3.2.4 控制方程与边界条件44-46
• 3.3 实验结果及讨论46-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第四章 底渣中重金属特性研究50-58
• 4.1 引言50-51
• 4.2 重金属分析检测方法51-52
• 4.2.1 重金属含量检测51
• 4.2.2 重金属浸出毒性检测51-52
• 4.3 试验结果及讨论52-57
• 4.3.1 含水率对重金属影响52-54
• 4.3.2 添加剂对重金属影响54-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第五章 全文总结与研究展望58-61
• 5.1 全文总结58-60
• 5.2 本文研究创新点60
• 5.3 进一步工作及建议60-61
• 参考文献61-66
• 硕士期间成果66

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本文编号：919935