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吉建斌

 
 
 

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污泥的热解特性实验研究(下)  

2017-12-22 06:48:04|  分类: 废水污泥处理和资 |  标签: |举报 |字号 订阅

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从图3和图4中可看出四堡熟污泥热解所需温度比生污泥高,但总失重率大致相近。从工业分析来看,生污泥与熟污泥的区别在与挥发份与固定碳的差异。生污泥挥发份多,在第二挥发阶段表现为:挥发时间长,失重率高,燃烧热值大;生污泥固定碳含量大于熟污泥,在固定碳燃尽阶段,表现为燃烧时间长,失重率高,燃烧速率大。这也证明了工业分析的准确性。

2.3 造纸污泥、四堡污泥与煤混烧热解分析比较

污泥在固定碳燃尽阶段的效果不是很理想。为了使污泥热解更完全,在实验中,分别加入了一定量的煤,使污泥在固定碳燃尽阶段的效果更明显。

从下列图中可看出造纸污泥混入煤后,在水分析出阶段达到峰值温度比没混入煤时的低,在第二挥发阶段两者的峰值相近,燃尽阶段时峰值的温度略有升高。总的失重率比较,混煤后的失重率下降。原因是由于煤中挥发基比较少从而影响样品中挥发基挥发。而污泥挥发主要集中在第二挥发阶段,故混煤和没混煤的样品在第二阶段的挥发相差不大。在固定碳燃尽阶段变化比较明显,原因是混合物中煤的含量较多,又由于煤中碳含量较高,助燃效果好,所以在固定碳燃尽阶段峰值表现比较明显。

而四堡污水处理厂污泥在混煤后水分析出阶段的峰值温度降低了,其他两个阶段的峰值温度大致相近。混煤后总的失重率也降低了,也是因为煤中挥发基较少。在固定碳燃尽阶段变化比较不明显。因为相比于造纸污泥,污水处理厂污泥挥发份少,在达到固定碳燃尽阶段之前已经完全挥发,当煤开始热解时,污泥中的挥发基基本上已经完全热解,污泥中的氢并没能有效的利用,煤炭的助燃效果也就没有体现出来。

污泥的热解特性实验研究(下) - 不在眉头愁 - 吉建斌的网易博客

3 污泥热解动力学研究

对于固体分解反应A(s) B(s) + C(g ) 在有限的时间间隔内假定反应是等动力学的且反应为基元反应应用Arrhenius定律可以从最终反应速率方程测定污泥热分解反应的动力学参数活化能和频率因子

污泥的热解特性实验研究(下) - 不在眉头愁 - 吉建斌的网易博客

式中:a为反应过程中失重率;T为绝对温度,K;A为频率因子,min?1ψ为升温速率,ψ= dT/dt,K/min;E为活化能,kJ/mol;R为理想气体常数;n为总反应级数。大多数热解反应可以按照准一级反应考虑[9],即取n = 1,式(1)可以简化为:

污泥的热解特性实验研究(下) - 不在眉头愁 - 吉建斌的网易博客

经过Doyle的推导及Hancock的经验公式[9,10],可得:

    污泥的热解特性实验研究(下) - 不在眉头愁 - 吉建斌的网易博客               (3)

ln (? ln (1 ? a) ) 与1/T呈线性关系,可以回归拟合成一条直线,通过直线的斜率和截距可以得到动力学参数表观活化能E和频率因子A,具体数据见表3。

污泥的热解特性实验研究(下) - 不在眉头愁 - 吉建斌的网易博客

4 结论

(1)污泥的失重过程中有3个失重速率较高的温度区域,第1个是水分析出阶段,第2个是挥发份析出区,第3个为固定碳燃尽阶段。

(2)成分含量一样的污泥在不同升温速率下的热重曲线大致相同,污泥在不同加热速度对热重曲线的影响不是很明显。

(3)造纸污泥与煤混合物的热解速率在固定碳燃尽阶段与单独造纸污泥热解相比较得到了较大的提高,使造纸污泥在固定碳燃尽阶段的效果更明显。

(4)在不同升温速率下造纸污泥的活化能变化不大,频率因子随着升温速率的升高而增大。混煤以后,造纸污泥活化能与频率因子都有显著的下降。

参考文献

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