污泥干化特性及焚燒處理研究

發(fā)布者：凱能時(shí)間：2022/1/7 16:39:36

隨著城市污水處理量逐年上升，污泥產(chǎn)生量不斷增加，如何安全處理處置污泥已成為國(guó)內(nèi)面臨的一個(gè)急需解決的問題。污泥的干化及焚燒處理是污泥處理處置實(shí)現(xiàn)減量化、穩(wěn)定化、無害化目標(biāo)的一種較好的方式。研究污泥定溫、變溫干燥特性及動(dòng)力學(xué)模型、污泥粘性對(duì)干化的影響、污泥燃燒特性、動(dòng)力學(xué)模型及干化焚燒系統(tǒng)方案可為污泥處理的實(shí)際應(yīng)用提供參考依據(jù)。
在40～160℃條件對(duì)污泥進(jìn)行不同污泥層厚度、種類的等溫干燥實(shí)驗(yàn)，并對(duì)污泥干燥動(dòng)力學(xué)進(jìn)行模型擬合，結(jié)果表明：干燥溫度越高、厚度越薄，干燥速率越快；低溫條件下，通風(fēng)狀態(tài)比不通風(fēng)狀態(tài)的污泥干燥速率明顯提高。比較5種模型，其中Modifiedpage模型較為適合擬合干燥過程。污泥干燥速率常數(shù)與其厚度符合冪函數(shù)關(guān)系，市政及塑料污泥干燥活化能分別為：22.23kJ/mol、21.97kJ/mol。利用NDJ數(shù)顯粘度計(jì)對(duì)污泥粘性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，研究了污泥種類、含水率及溫度對(duì)表觀粘度的影響，探討不同條件下的污泥粘性對(duì)干化的影響。
結(jié)果表明，污泥表觀粘度隨含水率減少呈指數(shù)增大，隨溫度升高呈二次方關(guān)系減小。市政污泥粘度有機(jī)質(zhì)含量高，其粘度比印染污泥的大。污泥內(nèi)部水分?jǐn)U散系數(shù)隨污泥含水率及溫度的增大而增大，符合Exponential指數(shù)模型關(guān)系。利用熱分析技術(shù)對(duì)污泥變溫干燥、熱解燃燒特性進(jìn)行了研究。
通過探討不同升溫速率、不同氣氛條件下，污泥的干燥、熱解燃燒特性，并擬合計(jì)算求出各階段的動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)，結(jié)果表明，污泥恒定升溫速率水分失重過程可分為5個(gè)階段，市政污泥約100℃時(shí)失重速率進(jìn)入快速失重階段。高升溫速率條件下存在一個(gè)既有水分蒸發(fā)又有揮發(fā)分逸出的階段，發(fā)生燃燒反應(yīng)時(shí)水分失重速率已進(jìn)入迅速降低階段。濕污泥失重過程可分為干燥階段、易燃階段和難燃階段，對(duì)它們進(jìn)行動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算表明：水分干燥階段宜采用相界面反應(yīng)機(jī)理函數(shù)g(a)=1-(1-a)n，升溫速率提高時(shí)，干燥過程的吸熱量、活化能及指前因子都減小，反應(yīng)級(jí)數(shù)增大；污泥熱解燃燒反應(yīng)宜采用化學(xué)動(dòng)力學(xué)方程f(a)=(1-a)n。結(jié)果表明：難燃段、易燃段及干燥段的活化能依次減小，易燃段主要受化學(xué)反應(yīng)速度控制，難燃段主要受擴(kuò)散反應(yīng)速度控制。燃燒階段失重速率主要受升溫速率及氣氛條件影響，氧氣濃度適當(dāng)增加可提高污泥的著火性能及燃燒性能。純熱解過程總體上失重速率平緩且小于燃燒過程的失重速率。
兩種污泥處理方案：對(duì)方案1的鍋爐煙氣余熱流化床干化污泥、方案2的槳葉式干化-流化床焚燒污泥一體化系統(tǒng)，進(jìn)行了熱平衡計(jì)算。對(duì)于方案1，提高入口煙溫、流量，污泥出口含水率都可提高污泥處理量。高出口污泥含水率或入口煙氣流量條件下，污泥處理量受入口煙溫的影響更大；高入口煙溫下，污泥處理量受出口含水率或入口煙氣流量的影響更大。在方案2的系統(tǒng)及物料參數(shù)條件下，當(dāng)焚燒爐熱效率為75%時(shí)，焚燒爐進(jìn)料污泥含水率應(yīng)小于35%才可使?fàn)t內(nèi)溫度達(dá)到850℃以上，否則需加輔助燃油燃燒保證熱量供應(yīng)。

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