污泥干燥及干污泥与煤混烧官能团演化研究

发布时间：2020-11-07 08:16

　　 随着我国城市污水排放量的不断增加和城市污水处理率的持续提高,水处理污泥数量也在快速增加。水处理污泥的焚烧法处置因具有“减量化、无害化、资源化”的独特优势而愈来愈受到重视,但人们对其微观燃烧过程和气体污染物排放特性的了解尚待完善。污泥和煤的混烧处置是焚烧法的主要分支之一。通常而言,从污水处理厂出来的污泥在和煤混烧前必须经干化处理。因此,本文就水处理污泥的干化特性、水处理污泥及其与煤混合物中C、O、N、S等元素的赋存形态和燃烧演化规律、混烧生成的NOx和SOx排放特性以及污泥和煤在1025t／h电站锅炉上的混烧试验进行了研究。全文分为六个部分。 第一部分,从污泥的来源组成和基本特性、污泥处置方法及其发展趋势、我国污泥处置现状及存在问题等几方面介绍了本文的研究背景,综述了国内外污泥干燥特性研究、污泥和煤主要元素的赋存形态与燃烧演化规律研究、污泥和煤燃烧过程中气体污染物排放规律研究的进展状况。 第二部分,在对流干化实验台上进行了污泥干化的实验研究,研究了气流速度、气流温度、添加剂含量等条件对污泥最终含水率的影响。根据得到的实验数据,结合典型干化数学模型,提出了修正的Page模型。 第三部分,对文献中运用X射线光电子能谱(XPS)研究煤及相关物质特性的研究成果进行了总结,采用Microsoft Visual Studio.net软件建立了C、O、N、S等官能团特性数据库,数据库界面友好、使用方便、具备可扩展性。为研究污泥和煤中各元素的赋存形态以及其在燃烧过程中的演化规律,充实各类前驱物生成机理的理解,运用管式炉反应器,得到了1种污泥与1种煤在不同质量分数和燃烬率下的25个样品,进行了XPS试验,在已建立的XPS数据库的基础上,研究了污泥、煤以及两者混合物中官能团特征及演化规律。先研究了污泥和煤各自燃烧时C、O、N、S等官能团的赋存形态和演化规律,在此基础上分析了污泥和煤混烧时C、O、N、S等官能团的演化规律,最后探讨了混合物中各官能团间的相互作用。 第四部分,在单角炉上进行了1种污泥和3种煤共15个工况的混烧实验,对混烧生成的NO、SO2的排放规律进行了研究。先考察了不同煤种的NO、SO2的排放特性,在此基础上,分析了污泥和煤混烧时NO、SO2的排放特性,最后研究了污泥质量分数对NO、SO2生成排放的影响。 第五部分,在1025t／h电站锅炉中进行了1种污泥和1种煤的混烧试验(污泥质量分数为5%),研究了混烧对热态试验的飞灰含碳量、相关参数、锅炉效率、锅炉燃烧稳定性、锅炉出力、锅炉污染物排放、锅炉喷水量等参数的影响。 第六部分,对全文研究的问题进行了总结,对下一步研究工作进行了讨论。
【学位单位】：武汉大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2010
【中图分类】：X703
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
引言
1 绪论
    1.1 研究背景和选题意义
        1.1.1 城市污水污泥的来源、组成、危害和基本特性
        1.1.2 污泥处置方法及其发展趋势
        1.1.3 我国污泥处置的现状和存在的问题
        1.1.4 选题目的和意义
    1.2 当前研究和发展状况
        1.2.1 污泥及其与煤混烧基础性研究状况
        1.2.2 污泥与煤混烧的装置
    1.3 本文的主要工作和章节安排
2 污泥对流干化特性研究
    2.1 引言
    2.2 污泥干化研究进展与现状
    2.3 污泥对流干燥实验样品及装置
        2.3.1 实验样品
        2.3.2 实验装置
    2.4 污泥对流干燥实验结果分析
        2.4.1 原始污泥对流干燥特性研究
        2.4.2 污泥干燥的数学模型
        2.4.3 改性污泥对流干燥特性研究
    2.5 本章小结
3 基于XPS的煤颗粒表面主要元素官能团特性数据库
    3.1 引言
    3.2 建立本数据库的目的和意义
    3.3 建立本数据库的方法及过程
        3.3.1 数据编辑
        3.3.2 用户界面,搜索策略和执行方式
    3.4 应用举例
    3.5 本章小结
4 污泥和煤混烧过程中含硫官能团的特征和演化规律
    4.1 引言
    4.2 当前研究进展与现状
        4.2.1 煤中含硫官能团的研究
        4.2.2 污泥中含硫官能团的研究
        4.2.3 本章的研究内容
    4.3 实验装置及过程
        4.3.1 实验样品与装置
        4.3.2 XPS检测仪器
    4.4 污泥和煤单独燃烧及混烧时含硫官能团演化规律分析
        4.4.1 煤的含硫官能团及其演化规律
        4.4.2 污泥的含硫官能团及其演化规律
        4.4.3 污泥和煤混合物的含硫官能团及其演化规律
    4.5 本章小结
5 污泥和煤混烧过程中含氮官能团的特征和演化规律
    5.1 引言
    5.2 当前研究进展与现状
        5.2.1 煤中含氮官能团的研究
        5.2.2 污泥中含氮官能团的研究
        5.2.3 本章的研究内容
    5.3 实验装置及过程
    5.4 污泥和煤单独燃烧及混烧时含氮官能团演化规律分析
        5.4.1 煤的含氮官能团及其演化规律
        5.4.2 污泥的含氮官能团及其演化规律
        5.4.3 污泥和煤混合物的含氮官能团及其演化规律
    5.5 本章小结
6 污泥和煤混烧过程中碳、氧官能团的特征和演化规律
    6.1 引言
    6.2 当前研究进展与现状
        6.2.1 煤中碳、氧官能团的研究
        6.2.2 污泥中碳、氧官能团的研究
        6.2.3 本章的研究内容
    6.3 实验装置及过程
    6.4 污泥和煤单独燃烧及混烧时碳、氧官能团演化规律分析
        6.4.1 污泥和煤混烧过程中含碳官能团的特征和演化规律
        6.4.2 污泥和煤混烧过程中含氧官能团的特征和演化规律
    6.5 本章小结
2排放规律研究'>7 污泥和煤混烧NO,SO₂排放规律研究
    7.1 引言
    7.2 当前研究进展与现状
        7.2.1 氮氧化物的排放规律研究
        7.2.2 硫氧化物排放规律研究
    7.3 单角炉混烧实验系统及工况
        7.3.1 实验样品与工况
        7.3.2 热态实验系统
2析出特性分析'>    7.4 污泥和煤混烧过程中NO、SO₂析出特性分析
        7.4.1 污泥和煤混烧过程中NO的排放规律
2的排放规律'>        7.4.2 污泥和煤混烧过程中SO₂的排放规律
    7.5 本章小结
8 污泥和煤混合物在1025T/H电站锅炉中的燃烧试验研究
    8.1 试验目的及依据
        8.1.1 试验目的
        8.1.2 试验依据
    8.2 锅炉基本情况
    8.3 试验内容
        8.3.1 要求和实验条件
        8.3.2 热态试验的煤质分析
        8.3.3 试验方法和步骤
    8.4 试验结果和分析
        8.4.1 热态试验的飞灰含碳量
        8.4.2 热态试验相关参数记录
        8.4.3 锅炉效率
        8.4.4 锅炉燃烧稳定性分析
        8.4.5 锅炉出力分析
        8.4.6 锅炉污染物排放分析
        8.4.7 锅炉喷水量
    8.5 结论
9 全文总结和展望
    9.1 本文的主要结论
    9.2 存在问题及研究展望
致谢
参考文献
附录 学习期间发表的论文及科研情况

【参考文献】

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本文编号：2873685