生物污泥热解资源化技术研究

发布时间：2020-03-21 21:12

【摘要】： 热解法作为城市污水生物污泥焚烧处理的替代技术,因其经济性好、二次污染小、热解产物利用价值高等优点而受到广泛关注。本文采用具有明显温度梯度和热解反应时间段分布的能够模拟工程实际的固定床热解装置对城市生物污泥的热解过程进行了系统研究,采用热量计、元素分析仪、扫描电子显微镜、气相色谱等对热解产物特性进行了研究,并采用热重分析法对热解过程的机理进行了探讨。 本文研究了热解终温、加热速率、反应时间及物料水分对热解产物产率及组成的影响的基本规律,得出热解终温是影响热解产物的最重要因素。热解终温超过450℃后,热解液的产率较高,终温为550℃时,液态产物的产率最高,可达43%。通过对热解油的原油评价分析得出,热解油中含有较多的轻质油,其组成类似柴油,污泥热解油具备替代柴油等燃料油的基本条件,经过适当地加工后,可以转化为矿物油类的替代品。通过对热解终温为250℃～700℃污泥热解固体产物的特性分析得出,随着热解终温的提高,固体产物中挥发份含量减少,而固定炭和灰分增加。由于高温段的固体产物具有较高的孔隙率,对热解气中的有害元素氯和硫有较强的吸附作用。根据气相色谱的分析结果,热解气低温段主要产物为CO2,而高温段产生的气体中含有大量的H2、CH4、CO等可燃气体,气体的热值较高。 通过分析污泥热解过程的TG曲线、DTA曲线和DTG曲线,得出污泥热解过程可分为三个阶段,污泥热解过程为复杂反应,热重分析结果证明热解过程遵循Arrhenius公式。研究中采用微分法和积分法求解了污泥热解的表观动力学参数,根据线性拟合和非线性最小二乘法拟合的结果可以看出,热解的加热速率越快,热解所需的活化能越小,反应越容易进行。 通过对污泥热解能量平衡分析得出,在本研究条件下,污泥热解过程回收的能量多于热解工艺消耗的能量。回收的能量可用于干燥或热解,也可作为化石燃料的替代品加以利用。本研究得出了能够模拟实际工程的生物污泥固定床热解产物特性的相关数据,为污泥热解技术得以工业化应用提供了可靠的基础性数据。
【图文】：

12图 1－2 流化床焚烧炉结构图Fig.1-2 The structural picture of fluid bed incinerator烧炉由风箱、空气分配器、流化床及分离器组3～2mm 的硅砂作为热载体，深度为 1～1.5m，状态，污泥加入后，与灼热的砂层进行激烈混 730℃～870℃，气体停留时间通常为 5～7 秒，泥焚烧工艺有 65%的采用流化床焚烧。目前国焚烧系统，可以利用焚烧的烟气余热进行发电、瑞典等国又研究了湿式氧化技术焚烧工艺[30,为 23.3MPa。污泥经湿式氧化后的产物为无毒2和 CO2，液态产物为含铵根及脂肪酸类的物l2O3等，，由于该工艺较复杂，还没有被广泛应

污泥热解液态产物的特性解后污泥中的可凝结挥发性物质，冷凝后形成了热解液。热解液主成的少量水及不溶于水的油状有机物。热解液具有易储存及易运作为能源或化工原料加以利用。 热解液的物理特性究发现，热解过程中冷凝器中冷凝物随热解温度的变化物理性质有热解终温较低时，热解液主要为水；随着热解终温的增加，热解液很大。为研究不同温度段产生的热解液的性状，本研究对加热速in、温度从室温至 700℃热解过程中形成的热解液的状态、颜色及产，发现在污泥加热过程中，温度在 350℃左右时，冷凝下来的物质色粉末状物质，粘结在玻璃容器的内壁上，随着加热过程进行该粉变大，呈立方体形状，在容器底部沉积，如图 4－1 中 a、b、c、d（a） （b）
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：X703

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本文编号：2593943