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剩余污泥与煤不同配比混合燃烧的热重分析研究

剩余污泥与煤不同配比混合燃烧的热重分析研究
剩余污泥与煤不同配比混合燃烧的热重分析研究

剩余污泥与煤不同配比混合燃烧的热重分析研究丁文川1,李懂学1,曾晓岚1,庞子山2,李桥1,王永芳

1. 重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室,重庆(400045)

2. 重庆三峡水务有限公司,重庆(400020)

E-mail:66151518@https://www.wendangku.net/doc/ed6392488.html,

摘要:通过对重庆市江津德感城市污水厂剩余污泥、外购煤样及两者的混合试样进行热重分析,研究了不同掺混比例下污泥和煤混合试样的燃烧过程、着火温度、综合燃烧特性指数等参数。结果表明,混合试样中污泥和煤样基本保持了各自的燃烧特性,与煤样单独燃烧相比,当污泥的掺混比例从0%增加到50%时,混合试样的着火温度从517℃提前到430℃,而综合燃烧性能下降,从前者的1.855×10-8min-2K-3下降到后者的1.669×10-8min-2K-3。但是当污泥的掺混比例为20%时,综合燃烧性能只下降了6.42%。因此,采取将污水厂剩余污泥和煤样合成混合燃料的能源化利用处理方式具有一定的可行性。

关键词:污水厂,剩余污泥,煤,热重分析,混合燃烧

1 前言

剩余污泥是城市污水生物处理的副产物,其产量与日益增,由此带来的环境问题也越来越受到各国公众和政府的重视。目前,国内外污泥处理处置的主要方式归纳起来主要有四种:土地填埋、焚烧、投海(已被禁止)和土地利用[1]。由于污泥中含有大量的有机质,其占污泥干重甚至可高达70%~80%[1],脱水后具有一定的热值,为其能源化利用提供了物质基础。

国内外有关研究表明,将污泥和煤混合制成合成燃料,可以有效的利用污泥中的热值,达到能源化的目的,同时污泥中的有机污染物、致病菌通过燃烧而去除。刘亮等[2]按重量比50%煤粉、35%消化污泥、15%添加剂(含固硫剂)配制的合成燃料,其热效率比纯煤热效率高。汪恂[3]的研究表明,污泥型煤具有着火快,燃烧稳定,烟尘少等优点。污泥作为型煤黏结剂[4],可改善在高温下型煤的内部孔结构,提高型煤的气化反应性,降低灰渣中的残炭。在有关污泥和煤混合燃烧过程的相关研究中,西班牙的R.Font等人[5]比较了7种干燥后污泥的热重(thermo gravimetry,以下简称TG)曲线,分析这些污泥在燃烧过程中的变化规律,指出具有不同物理化学特性的污泥在燃烧过程中表现出很大差异。葡萄牙的M. Oter[6]等人将3种污泥经过不同干燥方式处理后与无烟煤进行了混烧试验,并对试验所得的热重(TG)和热重微分(derivative thermo gravimetry,以下简称DTG)曲线进行了比较分析。

重庆市中小城镇污水处理厂剩余污泥的有机物含量低,在这些有机物中,脂肪含量低,而碳水化合物(如淀粉、糖类和纤维素)含量高。由于不同性质的污泥对燃烧过程影响较大,针对此特点,本文采用热重法(TG)研究了污泥和煤不同掺混比例的燃烧特性,对污泥的燃料化处理和三峡库区中小城镇污水厂污泥的有效处置提供依据和思路。

2材料和方法

2.1实验样品

实验所用剩余污泥采自重庆市江津德感城市污水处理厂的污泥脱水车间,经自然干燥后的污泥样品研磨过80目筛;试验煤样为空气干燥基,取自重庆某厂用洗煤,同样研磨后过80目筛。实验时将污泥和煤粉按不同比例掺混,掺混后的试样中污泥质量分数分别为0%、20%、30%、40%、50%和100%。

试验剩余污泥挥发分46.45%,灰分49.00%,固定碳1.56%,具有典型的高挥发分、高灰

分和低固定碳含量的特点;试验所用煤粉的挥发分为25.37%,灰分21.27%,固定碳52.21%。

2.2测试方法

实验仪器为美国TA 公司SQT Q600型综合热重分析仪。每次测定取上述混合试样5mg ,试验气氛:空气,流量为20mL/min ,升温速率为30℃/ min ,终温为1000℃。

2.3特性参数的确定

2.3.1着火温度

本文采用TG-DTG 法[7]来确定试样的着火温度T i 。即在DTG 曲线上,过峰值A 点作垂线与TG 曲线交于B 点。过B 点作TG 曲线的切线,该切线与TG 曲线上开始失重时的平行基线的交点C 所对应的温度即定义为着火温度T i 。

2.3.2燃尽温度

本文参照文献[8]中将试样失重占总失重99%时对应的温度,定义为燃尽温度T h 。

2.3.3综合燃烧特性指数

为了全面评价试样的燃烧情况, 采用文献[9]中描述煤的综合燃烧特性指数S 对本试验中的混合试样的燃烧情况进行描述:

h

i mean T T dt dw dt dw S 2max )/()/(=

式中:S—综合燃烧特性指数, min -2K -3

(dw/dt)max —最大燃烧速度, %/min ;

(dw/dt)mean —平均燃烧速度,%/min ;

T i —着火温度,K ;

T h —燃尽温度,K 。 3 结果及分析

3.1污泥和煤单独燃烧性能分析

污泥和煤燃烧的TG 曲线和DTG 曲线如图1所示。

(a )污泥TG 曲线 (b )污泥DTG 曲线

(c)煤样TG曲线(d)煤样DTG曲线

图1 污泥和煤单独燃烧TG和DTG曲线

由图1可知,污泥的TG曲线有4个比较明显的失重区域,100℃附近是污泥中水分快速失掉的过程,而250℃~350℃和500℃~600℃的失重则是由于挥发分燃烧而使得样品重量减少的过程,在600℃~700℃附近则为固定碳燃烧过程。对应煤的TG曲线,仅在500℃左右有个不太明显的挥发分燃烧引起的失重过程,煤样失重区域主要是集中在600℃~700℃的固定碳燃烧过程。由此可见,污泥和煤样的燃烧过程有着明显的区别,污泥的燃烧主要是挥发分的燃烧,而煤样燃烧起主要作用的是其中高含量固定碳的燃烧过程,这与一些文献[2]的结论也较接近。

从污泥的DTG曲线看,其DTG的峰值坡度很陡峭,表明在挥发分燃烧占主要作用的污泥燃烧过程中,挥发分的析出和燃烧非常迅速。而煤的DTG曲线的峰值就比较平滑。另外由于污泥中固定碳的含量很少,挥发分的大量析出和迅速燃烧过程消耗了较多的氧气,基本在挥发分燃烧完以后,污泥中的固定碳才在高温段600℃~700℃左右进行燃烧。

3.2污泥和煤混合燃烧的性能分析

(a)TG曲线(b)DTG曲线

图2 各试样TG和DTG曲线比较

图2是污泥和煤按不同比例掺混后混合试样的燃烧过程曲线,可以看出,混合试样中燃烧曲线基本上位于污泥和煤的燃烧曲线之间,存在2个比较明显失重峰,曲线形状由于试样中污泥的掺混比例不同而不同。随着煤样中污泥掺混比例的升高,试样开始失重的温度逐渐减小,这是由于污泥中大量挥发分的析出和燃烧过程对于混合试样的着火过程有一定的改善作用。

由TG曲线可以发现,混合试样中最终残留物所占比重随着污泥在其中所占比重的增加而有所增加。这是由于污泥所含灰分很大,而煤所含灰分较少,随着污泥比重的增大,最终残留物中污泥灰分含量增加。当污泥的掺加量达到30%时,残留物增加量比较明显,但是当污泥掺混比例达到40%~50%时,其残留物总的增加量比起污泥从0%(相当于煤样单独燃烧)增加到20%~30%的增速来讲并不明显,显示混合燃烧在一定程度上可能提高了污泥的燃尽率。

从污泥和煤混合试样的DTG曲线看,在250℃~350℃之间,混合试样的最大失重率与煤单独燃烧相比稍有上升,上升量随着污泥掺混比例的增加而增加,而在600℃~700℃之间,最大失重率则有所下降。当污泥的掺加量为20%时,这一现象变化并不明显,仍与煤相似。但随着污泥的掺加量达到40%~50%时,由于混合燃料中污泥挥发分的大量析出和燃烧,一方面加速了失重过程(表现为该温度段最大失重速率的增大),另一方面析出的挥发分燃烧又迅速消耗了大量的氧气,从而使DTG曲线在250℃~350℃温度区间内,出现了明显的失重峰,这与污泥单独在该温度段的性质相似。在600℃~700℃温度区间,随着污泥的掺混比例增加,失重率开始下降。这一现象表明,污泥掺混比例和挥发分的析出对混合燃料的着火燃烧有较大影响。

就热重曲线整体的比较来看,污泥单独燃烧时,DTG峰很窄,与煤混合燃烧以后,混合燃料的DTG峰宽度增大[10],说明污泥单独燃烧集中在低温段,混合燃烧后,燃烧在时间分布上更加均匀,比污泥单独燃烧过程着火稍晚,而燃尽稍早。

3.3综合燃烧特性指数分析

综合燃烧特性指数全面反映了试样的着火和燃尽性能,S的值越大说明试样的综合燃烧性能越好。各试样燃烧特性参数如表1所示。

表1 各试样燃烧特性参数

着火温度Ti/℃燃尽温度

Th/℃

(dw/dt)max

/%/min

(dw/dt)mean

/%/min

S×108

/min-2K-3

0%污泥(100%煤)517.7 835.9 4.500 2.860 1.855 20%污泥490.7 820.8 4.100 2.702 1.736

30%污泥471.3 786.2 3.802 2.660 1.722

40%污泥458.1 780.1 3.590 2.646 1.687

50%污泥430.9 758.4 3.296 2.589 1.669

100%污泥256.6 687.8 2.100 1.878 1.462

比较表1中的数据可以发现,随着在煤中掺入污泥量的增加,混合试样的着火温度从500℃以上降低到400℃左右,降低的程度受污泥掺混比例的影响。这是因为污泥中挥发分的含量很大,而挥发分在较低的温度就迅速析出,使得试样的着火性能得到较大改善。

表中数据同时显示,随着试样中污泥掺混比例的增大(从0%增加到100%),试样的综合燃烧特性指数由1.855×10-8min-2K-3减少到1.462×10-8 min-2K-3,表明试样的综合燃烧性能逐渐下降。此外,煤的最大燃烧速度和平均燃烧速度分别是4.500%/min和2.860%/min,而污泥的最大燃烧速度和平均燃烧速度分别是2.100%/min和1.878%/min,煤样的燃烧速度都大于污泥的燃烧速度,可见煤燃烧起来要比污泥的燃烧程度剧烈。当煤和污泥混合后尽管着火温度和燃尽温度有所提前,但是燃烧的剧烈程度有所下降,其综合燃烧性能下降。不过当污泥掺

加量较少(20%~30%)的时候,混合燃烧表现出的着火和燃尽等燃烧特性在某些方面优于污泥或者煤单独燃烧特性,而且综合燃烧性能下降较少(下降到1.736×10-8~1.722×10-8min-2K-3),下降幅度分别是6.42%和7.17%。

4 结论

(1)煤和污泥具有不同的性质,因而具有不同的燃烧曲线形式。煤和污泥混合试样的燃烧,两组分基本上不相互影响,保持了各自的燃烧特性,挥发分的释放也基本保持了原样挥发分释放的总和,混合试样的燃烧曲线基本位于污泥和煤粉燃烧曲线之间。

(2)在煤样中掺入污泥,与煤样单独燃烧相比,混合试样的着火温度和燃尽温度有所提前,但燃烧的剧烈程度和综合燃烧性能有所下降。污泥的掺混比例从0%增加到50%的过程中,着火温度从517℃提前到430℃,综合燃烧特性指数从 1.855×10-8min-2K-3下降到1.669×10-8min-2K-3。

(3)在污泥掺加量较少(20%~30%)的时候,从污泥与煤混合燃烧的过程来看,混合燃烧表现出的着火和燃尽等燃烧特性在某些方面优于污泥或者煤单独燃烧特性,而且综合燃烧性能下降幅度分别是6.42%和7.17%。因此,采取将污水厂剩余污泥和煤样合成混合燃料的能源化利用处理方式具有一定的可行性。

参考文献

[1]赵庆祥。污泥资源化技术[M]。北京:化学化工出版社,2002。

[2]刘亮,李录平,周孑民,等。污泥和煤混烧特性的热重分析法研究[J]。环境科学学报,2006,5:835~839。

[3]汪恂。污泥合成燃料试验研究[J]。国外建材科技,2002,23(4):57~58。

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[5]R。Font ,A。Fullana,J。A, Conesa ,F。Llavador。Analysis of the pyrolysis and combustion of different sewage sludge by TG[J]。Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2001,58:927~941。

[6]M. Oter,etal。Analysis of the co-combustion of sewage sludge and coal by TG MS[J]。Biomass and Bioenergy,2002,22:319~329。

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[8]顾利锋,陈晓平,赵长遂,吴新。城市污泥和煤混燃特性的热重分析法研究[J]。热能动力工程,2003,18(6):561~563。

[9]陈建原。煤粉着火过程与着火模型的研究[D]。武汉:华中理工大学,1989。

[10]苏胜,李培生,孙学信,等。污泥基本特性及其与煤混烧的热重研究[J]。热力发电,2004,09:69~74。

Thermo gravimetric analysis on Co-combustion of

sludge-coal mixture with different mixing ratios Ding Wenchuan1,Li Dongxue1,Zeng Xiaolan1,Pang Zishan2,Li Qiao1,

Wang Yongfang1

1. Key Laboratory of Three Gorges Reservoir Region's Eco-Environment,Ministry of Education,

Chongqing University,Chongqing (400045)

2. Chongqing Three Gorges Water Ltd,Chongqing (400020)

Abstract

An experiment on the combustion characteristic of the coal, sewage sludge(from Degan sewage treatment plant, Jiangjin region in Chongqing) and their mixture was conducted by thermo gravimetric analysis (TGA). Some parameters, such as the process of burning, ignition temperature, complex combustion characteristic index and so on were analyzed for the mix with different mixing ratios. The result shows that during the burning process of the mixture from coal and sludge, the sewage sludge and the coal have basically maintained their own combustion characteristics. Compared with the combustion of the coal only, with the sludge addition from 0% to 50%, the ignition temperature of the mixture is advanced from 517 ℃ to 430 ℃, but the complex combustion characteristic performance is reduced from 1.855×10?8 min?2·K?3 to 1.669×10?8 min?2·K?3. However, the reduction of performance would only be 6.42%, when the sludge mixing ratio is 20%. Thus, the coal-sludge mixture combustion for energy-saving is feasible.

Keywords:sewage treatment plant;co-combustion of excess sludge and coal;thermo gravimetric analysis;energy-saving

煤的先进燃烧技术

煤的先进燃烧技术 化艺1101 苗蓓目前,在我国的能源消费结构中,煤炭是第一能源,以煤、石油、和天然气为主的化石燃料的使用也随之带来一系列的环境问题。煤是最重要的固体燃料,它是一种不均匀的有机燃料,主要由植物的部分分解和变质形成的,所以其形成要经历一段很长的时期,常常是处于高压覆盖层以及较高的温度条件。而在燃烧过程中,煤的发热量低,灰分含量高,含硫量虽然比重油低,但为获得同样热量所耗煤量要大的多,所以产生的硫氧化物反而可能更多。煤的含氮量约比重油高5倍,因而氮氧化物生成量也高于重油,此外煤的燃烧还会带来汞、砷等微量重金属类污染,氟、氯等卤素污染和低水平的放射性污染。因此,采用先进的燃烧技术可以使煤充分燃烧,产生的污染会随之减少。 控制NO x 排放的技术措施可以分为两类,一是所谓的源头控制,其特征是通过各种技术手段,控制燃烧过程中NO x 的生成反应,另一类是所谓的尾部控制,其特征是把已经生成的NO x 通过某种手段还原为N2,从而降低NO x 的排放量。低NO x 燃烧技术措施一直是应用最广泛的措施,即便为满足排放标准的要求不得不使用尾气净化装置,仍需采用它来降低净化装置入口的NO x浓度,已达到节省费用的目的。从20世纪50年代起,人们就开始了燃烧过程中氮氧化物生成机理和控制方法的研究,到70年代末和80年代,低NO x 燃烧技术的研究和开发达到高潮,开发出低NO x 燃烧器等。90年代后,已开发的低NO x 燃烧器经过大量改进和优化,日臻完善。 一、低NO x 燃烧技术 目前工业采用的低NO x 燃烧技术主要包括低氧技术、烟气循环燃烧、分段燃烧和浓淡燃烧技术等。 1、低氧燃烧技术 NO x 排放量随着炉内空气量的增加而增加,为了降低其含量,锅炉应在炉内空气量较低的工况下运行,一般来说,可以降低15%-20%。锅炉采用低空气过剩系数运行技术,不仅可以降低NO x ,还减少了锅炉排烟热损失,提高锅炉热效率。需要说明的是,由于采用低空气过剩系数会导致一氧化碳、碳氢化合物以及炭黑等污染物相应增多,飞灰中可燃物质也可能增加,从而使燃烧效率下降,故电站锅炉实际运行时的空气过剩系数不能做大幅度调整。因此,在低空气过剩系数燃烧时,必须同时满足过路盒燃烧效率较高、而一氧化氮等有害物质最少的要求。 我国燃用烟煤的电站锅炉多数设计在空气过剩系数为 1.17-1.20(氧含量为3.5%-4.0%)下运行,此时一氧化碳含量为(30-40)*10^-6;若氧含量降到3.0%以下,则一氧化碳含量将急剧增加,不仅导致化学不完全燃烧损失增大,而且会引起炉内的结渣和腐蚀。因此,以炉内含氧量3%以上或一氧化碳含量等于2*10…^-4作为最小空气过剩系数的选择依据。 2、降低助燃空气预热温度 在工业实际操作中,经常利用尾气的废热预热进入燃烧器的空气。虽然这样有助于节约能源和提高火焰温度,但也导致氮氧化物排放量增加。实验数据表明,当燃烧空气由27℃预热至315℃,NO排放量将会增加三倍。降低助燃空气预热温度可降低火眼去的温度峰值,从而减少热力型NO x 生成量。实践表明,这一措施不宜用于燃煤、燃油锅炉;对于燃气锅炉,则有明显降低NO x 排放的效果。

燃煤电厂耦合污泥发电项目的市场前景

燃煤电厂耦合污泥发电项目的市场前景 发表时间:2019-01-08T16:57:27.030Z 来源:《电力设备》2018年第24期作者:杨文圣 [导读] 摘要:随着对污泥处理处置的重视,国家出台了一系列政策,鼓励对污泥的处理处置。 (大唐环境产业集团股份有限公司北京 100097) 摘要:随着对污泥处理处置的重视,国家出台了一系列政策,鼓励对污泥的处理处置。目前国内各种处理处置技术也层出不穷,污泥干化焚烧耦合燃煤电厂发电技术,干化热源可以采用电厂的乏汽或烟气,同时利用燃煤电厂的烟气治理设施,不需要再单独对尾气进行处理,对于污泥的处理目标:稳定化、减量化、无害化、资源化,无疑是一个可以最终满足污泥四化目标的技术路线。本次调研主要围绕污泥干化焚烧,重点是耦合燃煤电厂发电的市场前景进行。 关键词:污泥处理处置政策技术路线市场前景 一、前言 目前,我国对污泥的处理处置仍然还没像污水处理那样引起足够重视,大部分污水处理厂对含有各种有害物质的污泥采用污泥随意外运、简单填埋或堆放,致使许多大城市出现了污泥围城的现象,给生态环境带来了极不安全的隐患,也造成了经济上的巨大损失。所以,对污泥进行无害化处理有极强的必要性和紧迫性。 污泥成分复杂,含有病源微生物、寄生虫卵、有毒有害的重金属及大量的难降解物质,如处理不当,容易对环境造成二次污染。 目前污泥处理处置存在如下的问题: (1) 污泥处理率极低,我国市政污泥有70%左右没有得到妥善处理。 (2) 重水轻泥、污泥处理发展滞后; (3) 污泥处理处置技术路线生搬硬套; (4) 污泥排放监管难度大; (5) 污泥处理费收费机制不完善,在未来较长一段时间内,补贴还是污泥处理处置资金的主要来源。 二、政策 2009年2月28日由住房和城乡建设部、环境保护部、科学技术部印发建城[2009]23号《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策》,文件“鼓励污泥干化焚烧联用或作为低质燃料在火力发电厂焚烧炉、垃圾焚烧炉混烧。” 近年来,国务院相继印发《国务院关于印发水污染防治行动计划的通知》(俗称水十条)、《国务院关于印发“十三五”控制温室气体排放工作方案的通知》、《国务院关于印发“十三五”国家战略性新兴产业发展规划的通知》、《国务院关于印发“十三五”节能减排综合工作方案的通知》等文件,支持生物质(农林废弃物,污泥垃圾等)耦合发电的发展。 国家发展改革委、国家能源局也已将燃煤耦合生物质发电技术的研发推广列入《能源技术创新“十三五”规划》(国能科技〔2016〕397号)、并发布《关于推动东北地区电力协调发展的实施意见》(国能电力〔2016〕179号)、《电力发展“十三五”规划》(发改能源〔2016〕2321号)、《可再生能源发展“十三五”规划》(发改能源〔2016〕2619号)、《能源发展“十三五”规划》(发改能源〔2016〕2744号)等相关文件。 去年下半年以来,国家密集发布一系列支持生物质发电健康发展的文件,如《关于开展燃煤耦合生物质发电技改试点工作的通知》(国能发电力[2017]75号)、《北方地区冬季清洁取暖规划(2017-2021)》、《关于促进生物质能供热发展指导意见的通知》和《关于开展“百个城镇”生物质热电联产县域清洁供热示范项目建设的通知》,为今后生物质发电产业的发展指出了很好的方向。 2018年6月21日,国家能源局、生态环境部联合发布《关于燃煤耦合生物质发电技改试点项目建设的通知》。要求按照《国家能源环境保护部关于开展燃煤耦合生物质发电技改试点工作的通知》(国能发电力[2017]75号)要求,经组织专家研究确定燃煤耦合生物质发电技改试点项目名单。最终确定技改项目试点共计84个,其中污泥耦合发电项目29个,大唐集团有灞桥电厂和张家口电厂两个项目。项目涉及全国23个省、自治区、直辖市。《通知》明确试点项目主体工程应在2019年5月1日之前建成投运。 三、市场前景 在环保行业里,污泥处理处置仍是一块相对落后的领域。也是我国亟需加速提升的一个领域。伴随城镇污水处理规模的扩大,污泥作为污水处理副产物也大量产生。按照城市污水以干物质计平均0.02%的含固率估算,可产生干污泥3.14万吨/天。按照污泥脱水前80%的含水率计算,每天产生湿污泥15.7万吨。全年以360天计,2014年全国年产生湿污泥达5652万吨。但我国的污泥处置率却很低下。2016年,全国污泥处理能力约为1300万吨/日,全国污泥处理率仅达到33%,有67%左右的污泥没有得到无害化处理处置,对生态环境造成严重威胁。2017 年底我国污泥处理处置市场规模已经达到了 525 亿元左右, 2010‐2017 年,我国污泥产生量从 5427 万吨增长至 7436 万吨,年化增长率4.6%。按目前的建设速度污泥处理率在“ 十三五”期间会有大幅提高。 污泥耦合发电不仅是一项能源工程,更是一项环保工程和民生工程。污水处理厂污泥耦合发电兼具经济、生态与社会等综合效益,是可再生能源中的重要组成部分。随着国家相关政策的出台,生物质耦合发电发展迎来良好机遇期。 依托现有燃煤电厂进行改造实现生物质耦合发电,可利用电厂现有的发电设施和超低排放等其他公用设施,减少项目投资成本。同时发挥世界最大清洁高效煤电体系的技术领先优势,依托现役煤电高效发电系统和污染物集中治理设施,构筑城乡生态环保平台,兜底消纳污水处理厂、水体污泥等生物质资源(属危险废物的除外),破解污泥围城等社会治理难题。燃煤耦合生物质发电在国际上已形成规模化应用,涉及多种容量等级、多种形式的燃煤机组,以及多种形式的生物质燃料。 目前国内已经有部分城市对污泥处理处置给予补贴,由于处理方案不同等因素造成标准不一,污泥处理产业运转主要依靠政府补贴。同时,补贴覆盖范围明显不足。 “水十条”为污泥处理处置补贴政策的明确带来契机。《水污染防治行动计划》预计总投资可能超过2万亿。除了为水处理改造、运营带来巨大市场以外,“水十条”将在污泥处理处置方面给予更多的倾斜。技术层面上,将改变过去以填埋为主的处置路线;经济层面上,将要求针对污泥处理处置的补贴在全国范围推广,同时明确补贴标准。虽然有众多条文规定污水处理费应包含污泥处理成本,但目前将污泥处理费纳入污水费用的地方仅为北京市、江苏省太湖地区、常州市、广州市,且占比较低。 污泥处理处置应该以“减量化、稳定化、无害化”为目的,“资源化”并不是最终的目的,保护生态环境才是最终目的。应尽可能利用污

热重分析法

热重法,是在程序控制温度下,测量物质的质量与温度或时间的关系的方法。进行热重分析的仪器,称为热重仪,主要由三部分组成,温度控制系统,检测系统和记录系统。 通过分析热重曲线,我们可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、热分解情况及生成的产物等与质量相联系的信息。 从热重法可以派生出微商热重法,也称导数热重法,它是记录TG曲线对温度或时间的一阶导数的一种技术。实验得到的结果是微商热重曲线,即DTG曲线,以质量变化率为纵坐标,自上而下表示减少;横坐标为温度或时间,从左往右表示增加。 DTG曲线的特点是,它能精确反映出每个失重阶段的起始反应温度,最大反应速率温度和反应终止温度;DTG曲线上各峰的面积与TG曲线上对应的样品失重量成正比;当TG曲线对某些受热过程出现的台阶不明显时,利用DTG曲线能明显的区分开来。 热重法的主要特点,是定量性强,能准确地测量物质的质量变化及变化的速率。根据这一特点,可以说,只要物质受热时发生质量的变化,都可以用热重法来研究。图中给出可用热重法来检测的物理变化和化学变化过程。我们可以看出,这些物理变化和化学变化都是存在着质量变化的,如升华、汽化、吸附、解吸、吸收和气固反应等。但象熔融、结晶和玻璃化转变之类的热行为,样品没有质量变化,热重分析方法就帮不上忙了。 热重法测定的结果与实验条件有关,为了得到准确性和重复性好的热重曲线,我们有必要对各种影响因素进行仔细分析。影响热重测试结果的因素,基本上可以分为三类:仪器因素、实验条件因素和样品因素。 仪器因素包括气体浮力和对流、坩埚、挥发物冷凝、天平灵敏度、样品支架和热电偶等。对于给定的热重仪器,天平灵敏度、样品支架和热电偶的影响是固定不变的,我们可以通过质量校正和温度校正来减少或消除这些系统误差。 气体浮力和对流的影响 气体浮力的影响:气体的密度与温度有关,随温度升高,样品周围的气体密度发生变化,从而气体的浮力也发生变化。所以,尽管样品本身没有质量变化,但由于温度的改变造成气体浮力的变化,使得样品呈现随温度升高而质量增加,这种现象称为表观增重。表观增重量可用公式进行计算。式中p为气体在273K时的密度,V为样品坩埚和支架的体积。 对流的影响:它的产生,是常温下,试样周围的气体受热变轻形成向上的热气流,作用在热天平上,引起试样的表观质量损失。措施:为了减少气体浮力和对流的影响,试样可以选择在真空条件下进行测定,或选用卧式结构的热重仪进行测定。 坩埚的影响 大小和形状:坩埚的大小与试样量有关,直接影响试样的热传导和热扩散;坩埚的形状则影响试样的挥发速率。因此,通常选用轻巧、浅底的坩埚,可使试样在埚底摊成均匀的薄层,有利于热传导、热扩散和挥发。 坩埚的材质:通常应该选择对试样、中间产物、最终产物和气氛没有反应活性和催化活性的惰性材料,如Pt、Al2O3等。 挥发物冷凝的影响 样品受热分解、升华、逸出的挥发性物质,往往会在仪器的低温部分冷凝。这不仅污染仪器,而且使测定结果出现偏差。若挥发物冷凝在样品支架上,则影响更严重,随温度升高,冷凝物可能再次挥发产生假失重,使TG曲线变形。 为减少挥发物冷凝的影响,可在坩埚周围安装耐热屏蔽套管;采用水平结构的天平;在天平灵敏度范围内,尽量减少样品用量;选择合适的净化气体流量。实验前,对样品的分解情况有初步估计,防止对仪器的污染。 实验条件因素包括升温速率和气氛的影响升温速率的影响: 升温速率对热重曲线影响的较大,升温速率越高,产生的影响就越大。因为样品受热升温是

煤炭的燃烧过程

一、?煤碳的燃烧过程 ? 煤从进入炉膛到燃烧完毕,一般经历四个阶段:水分蒸发阶段,当温度达到105℃左右时,水分全部被蒸发;挥发物着火阶段,煤不断吸收热量后,温度继续上升,挥发物随之析出,当温度达到着火点时,挥发物开始燃烧。挥发物燃烧速度快,一般只占煤整个燃烧时间的1/10左右;焦碳燃烧阶段,煤中的挥发物着火燃烧后,余下的碳和灰组成的固体物便是焦碳。此时焦碳温度上升很快,固定碳剧烈燃烧,放出大量的热量,煤的燃烧速度和燃烬程度主要取决于这个阶段;燃烬阶段,这个阶段使灰渣中的焦碳尽量烧完,以降低不完全燃烧热损失,提高效率。 良好燃烧必须具备三个条件: 1、温度。温度越高,化学反应速度快,燃烧就愈快。层燃炉温度通常在1100~1300℃。 2、空气。空气冲刷碳表面的速度愈快,碳和氧接触越好,燃烧就愈快。 3、时间。要使煤在炉膛内有足够的燃烧时间。 碳燃烧时在其周围包上一层灰壳,碳燃烧形成的一氧化碳和二氧化碳往往透过灰壳向外四周扩散运动,其中一氧化碳遇到氧后又继续燃烧形成二氧化碳。也就是说,碳粒燃烧时,灰壳外包围着一氧化碳和二氧化碳两层气体,空气中的氧必须穿过外壳才能与碳接触。因此,加大送风,增加空气冲刷碳粒的速度,就容易把外包层的气体带走;同时加强机械拨动,就可破坏灰壳,促使氧气与碳直接接触,加快燃烧速度。如果氧气不充足,搅动不够,煤就烧不透,造成灰渣中有许多未参与燃烧的碳核,另外还会使一部分一氧化碳在炉膛中没有燃烧就随烟气排出。对于大块煤,必须有

较长的燃烧时间,停留时间过短,燃烧不完全。因此,实际运行中,一般采取供给充足的氧气,采用炉拱和二次风来加强扰动,提高燃烧温度,炉膛容积不宜过小等措施保证煤充分燃烧。 ? 二、链条炉排的燃烧特点 ? 链条炉排着火条件较差,主要依靠炉膛火焰和炉拱的辐射热。煤的上 面先着火,然后逐步向下燃烧,在炉排上就出现了明显的分层区域,如图共分五个区。燃料在新燃烧区1中预热干燥,在炉排上占有相当长的区域。在区域2中燃料释放出挥发分,并着火燃烧。燃烧进行得很激烈,来自炉排下部空气中的氧气在氧化区3中迅速耗尽,燃烧产物CO2和水蒸气上升到还原区4后,立即被只热的焦碳所还原。最后在链条炉排尾部形成灰渣区5。 在燃烧准备区1和燃烬区5都不需要很多空气,而在燃烧区2、3必须保证有足够的空气,否则则会出现空气在中部不足,而在炉膛前后过剩的现象。为改善以上燃烧状况,常常采用以下三个措施:合理布置炉拱;采取分段送风;增加二次风. ? 三、链条炉排对煤种的要求 ? 链条炉排对煤种有一定的选择性,以挥发分15%以上,灰熔点高于1250℃以上的弱黏结、粒度适中,热值在18800~21000kJ/kg以上的烟煤最为适宜。

污泥干化焚烧技术及运用

污泥干化焚烧技术及运用 发表时间:2019-12-23T13:22:55.237Z 来源:《电力设备》2019年第18期作者:吴雪梅 [导读] 摘要:随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,工业废水和城市污水的产量日益增多,污水在处理的过程中会产生大量的悬浮物质,这些物质统称为污泥。污泥的成分较为复杂,若任意堆放将会对人类及动植物的健康造成较大影响。 (华电青岛发电有限公司山东省青岛市 266032) 摘要:随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,工业废水和城市污水的产量日益增多,污水在处理的过程中会产生大量的悬浮物质,这些物质统称为污泥。污泥的成分较为复杂,若任意堆放将会对人类及动植物的健康造成较大影响。减量化、稳定化和无害化是污泥处理的基本原则。污泥焚烧技术具有处理速度快、减量化程度高、能源可再利用等优点,在国内外被广泛应用。该技术是污泥处置最彻底的方式,当污泥中有毒有害物质含量很高且短期不可降低时尤为实用。 关键词:市政污泥;干化;焚烧;运用 一、污泥干化、焚烧技术介绍 1.1污泥干化技术 通过开展污泥干化能够有效降低污泥体积,通常能够缩小到4倍以上,生产出稳定、无菌、无臭的原生物,干化后的污泥产品用途非常广泛,不仅能够用作于肥料、土壤改良剂等,同时也能够替代部分能源。将污泥干化设备根据介质与接触方式进行划分,能够分为直接加热、间接加热两种形式。其中,直接加热又称之为对流干燥,主要通过热空气与污泥直接接触,从而蒸发污泥表面上的水分。该种方法利用率高、能够让污泥的含固率从25%提升到85%以上,但由于是直接与污泥接触,传热介质极其容易受到污泥污染,废气需要通过无害处理才能够排放。直接干燥设备主要是转鼓干燥器等。但由于直接干燥尾气处理的成本相对较高,因此可以采用尾气循环技术进行处理,也就是将尾气传输回热风炉中,其余会经过再生热氧化器加温处理后再次排放。间接加热不与污泥直接接触,而是通过热源加热容器表面所传递的热量接触污泥,从而实现干化目的。该种方式能够不接触热介质,避免了介质与污泥分离环节,但是热传输效率与蒸发率相对较差,污泥中的有机物质分解不够彻底,而且还需要配备单独热源系统,会大大提高维护成本。 1.2污泥焚烧技术 污泥焚烧需要在非常高的温度下进行,在氧气充足的环境下让污泥中的有机物质进行燃烧反应,从而转化为二氧化氮、二氧化碳、水蒸气等气体,焚烧产物主要是烟气与灰渣。焚烧处理技术能够将有机物质全部分解,并且能够彻底杀死病原体,提高重金属稳定性,并且焚烧后的污泥体积只有机械脱水污泥体积的1/10。污泥焚烧设备主要有阶梯焚烧炉、多段焚烧炉等。具有干化后焚烧和直接焚烧两种形式。其中,干化后焚烧设备前期投资相对较大,但处理成本相对较低,从长远角度和安全角度分析,干化后焚烧形式的经济性、应用性都非常高。 二、市政污泥干化焚烧技术的应用要点 2.1污染控制与尾气处理 根据污泥的特点与来源进行分析,不同泥质的污泥干化焚烧中所产生的气体多少都会对生态环境造成一定影响,包括酸性气体、重金属、二恶英等。因此,我们必须要加强废气的处理工作,保障所排放的气体能够达到国家要求标准。根据有关文献显示,在焚烧炉中添加石灰石或生石灰,能够有效降低烟气中的二氧化氮与二氧化硫等有害气体。其次,对于重金属来说,包括镉、汞、铅等,虽然经过干燥焚烧能够大大减少飞灰体积和灰渣,但重金属依然会残留在残渣当中,因此,如果重金属量没有超标,可以将残渣进行回收制作砌砖和水泥等;如果重金属含量超标,为了不对土地造成污染,不能直接填埋处理,需要采用飞灰再燃的形式进行处理,降低重金属含量后即可进行填埋,或者采用化学制剂将重金属分解后再利用。二恶英对环境的影响非常大,其主要是含有两个氧键连接两个苯环的有机氯化物,是一种毒性非常强的致癌物质。二恶英的产生渠道主要有两种,一是污泥中的氯有机物较高,通过高温分解能够产生二恶英,另一种是未完全燃烧所产生的二恶英。在污泥干化焚烧中,为了能够降低二恶英产生量,通常可以在干化焚烧中添加化学药剂,在燃烧过程中能够提高“3T”作用效果,从而使燃烧物和氧气充分混合,形成富氧燃烧状态,保障燃烧率,降低二恶英前驱物生成。其次,可以通过袋式除尘器或活性炭,这样能够降低二恶英物质重生和吸附率。再者,通过改进燃烧装置与废气处理系统,将被吸附二恶英的灰粒转移到灰渣系统中,之后对灰渣进行加热处理,加热温度至少在1200℃以上,这样能够在高温中迅速分解、燃烧二恶英。 2.2污泥焚烧产物利用 虽然污泥干化焚烧产物能够进行堆肥和填埋,但其污泥干化焚烧产品计数依然非常大。因此,为了避免污泥产品遇水或在潮湿环境下产生二次污染,我们必须要强化污泥产品的利用率。由于污泥焚烧后的化学成分与黏土化学成分类似,所以可以将污泥焚烧产物进行烧灰制砖,在制作过程中加入少量的硅砂、黏土,还能够制造出高质量的空心砖,具有质量轻、保温性好、强度高、抗震性强等特点,这样不仅能够降低填埋场所占用的土地空间,同时也能够为建筑行业提供更多的材料。 2.3降低污泥处理成本 由于不同的干化焚烧工艺所造成的成本不同。从本质上分析,污泥处理成本主要有设备成本与运行成本。例如流化床焚烧炉,国产设备相比国际要便宜25%~50%左右,因此,可以重点考虑国产焚烧设备。对于特殊行业所产生的污泥,需要根据污泥特点选择适用性强的污泥处理技术,这样能够降低污泥处理成本,提高热能利用效率,降低运行损耗。 三、问题与建议 3.1在现有燃煤锅炉上直接掺烧污泥。目前部分城市,尝试将不超过总燃料量10%的湿污泥直接掺入循环流化床燃煤锅炉中混烧。由于污泥组分复杂,污泥中的有害组分会导致尾部受热面腐蚀和二次污染物的潜在排放,对原有电厂运行和周边环境造成影响。此外,这种方式污泥处理量不能太大,对于污泥产生量多的城市难以满足要求。目前尚无相应的污泥燃煤锅炉排放标准,从环境保护和能源利用综合考虑,目前的研究积累还不足以支撑大规模工业性推广活动,只能在个别项目中因地制宜,谨慎实施。 3.2来料污泥脱水不到位。从温州项目的实际运行情况来看,来料污泥脱水不到位是影响污泥干化焚烧项目处理处置成本的关键原因。大多数污水处理厂仅重视净化水的指标参数是否满足相应规范的要求,而忽视所产生污泥的品质是否满足国家标准规范。例如污泥的含水率、矿物油脂含量等指标大部分污水处理厂无法达到,这将大大增加了污泥处理处置的难度。因此,建议对污水处理厂产生的污泥进行统

热重分析

高聚物的差热热重分析DTA/TG原理 高聚物的差热热重分析DTA/TG原理 差热分析,简称DTA,是将被测试样加热或冷却时,由于温度导致试样内部产生物理或化学变化,追踪热量变化的一种分析方法。热重分析,简称TG,是将被测试样加热,由于温度导致试样重量变化的分析方法。综合热分析仪是具有微机数据处理系统的热重—差热联用热分析仪器,是一种在程序温度(等速升降温、恒温和循环)控制下,测量物质的质量和热量随温度变化的分析仪器。常用以测定物质在熔融、相变、分解、化合、凝固、脱水、蒸发、升华等特定温度下发生的热量和质量变化,广泛应用于无机、有机、石化、建材、化纤、冶金、陶瓷、制药等领域,是国防、科研、大专院校、工矿企业等单位研究不同温度下物质物理、化学变化的重要分析仪器。差热分析作为一种重要的热分析手段已广为应用,它可以研究高聚物对热敏感的各种化学及物理过程,物理变化如:玻璃化转变、晶型转变、结晶过程、熔融、纯度变化等;化学变化如:加聚反应、缩聚反应、硫化、环化、交联、固化、氧化、热分解、辐射变化等。需指出,由于高聚物的物理或化学变化对热敏感的特性是很复杂的,所以常需要结合其它实验方法如动态力学试验、气质联用等对差热分析热谱图进行深入研究,从而进一步探讨高聚物的结构和性能间的关系。 仪器由热天平主机、加热炉、冷却风扇、微机温控单元、天平放大单元、微分单元、差热放大单元、接口单元、气氛控制单元、PC微机、打印机等组成。 实验时,将试样和惰性参比物(在测定的温度范围内不产生热效应的热惰性物质,常用?-氧化铝、石英粉、硅油等)置于温度均匀分布的坩埚(样品池)的适当位置,将坩埚(样品池)组合于加热炉中,控制其等速升温或降温。在此变温过程中,若试样发生物理或化学变化,则在对应的温度下吸收或放出热量改变其温度,使试样和参比物之间产生一定的温度(ΔT)。将ΔT 放大,记录试样与参比物的温度ΔT随温度T的变化,即ΔT~T曲线。此曲线通常称为差热曲线或差热热谱。 刚开始加热时,试样和参比物以相同温度升温,不产生温度差ΔT=0,差热曲线上为平直的基线。当温度上升到试样产产玻璃化转时,大分子的链段开始运动。试样的热容发生明显的变化,由于热容增大需要吸收更多的热量,因而试样的温度落后于参比物的温度,产生了温度差,于是差热曲线上方出现一个转折,该转折对应的温度,即玻璃化转变温度(Tg)若试样是能结晶的并处于过冷的无定形状态,则在玻璃温度以上的适当温度进行结晶,同时放出大量的热量,此时试样温度较参比物上升快,差热曲线上表现为放热峰。再进一步加热,晶体开始熔融面需要吸收热量,试样温度暂时停止上升,与参比物之间产生了温度差,其差热曲线在相反方向出现吸热峰。当熔融完成后,加于试样的热能在使试样温度升高,直到等于参比物的温度,于是二者的温度差又为零,回复到基线位置,将熔融峰顶点对应的温度记作熔点(T m);继续加热试样可能发生其他变化,如氧化、分解(氧化是放热反应,分解是吸热反应)。因此,根据差热曲线可以确定高聚物的转变和特征温度。

煤的清洁燃烧

煤的清洁燃烧 第一章 1.储量:经过详查或勘探,达到控制或探明的程度,在进行了预可行性或可行性研究,扣除了设计和采矿损失,能实际采出的矿产资源数量。 2.能源的计量—标准煤当量(tce)。 3.中国能源储量结构—化石能源煤炭为主,石油储量偏低,天然气贫乏。 4.生物质能—从植物和其衍生物以及某些动物获得的能量。 5.环境—作用于人类的所有外界事物的总合。 6.生态系统—特定范围内,生物和非生物成分通过物质循环、能量流动等相互作用、演变制约形成动态平衡的功能体系。 7.环境污染—环境的化学组分和或物理状态发生变化,环境质量恶化,扰乱或破坏了原有的生态系统或正常的生产生活条件。 8.化石能源利用对环境的影响:煤炭和石油都会对环境造成污染和影响,天然气对环境友好,影响最小。 9.PM—空气中的有机、无机颗粒物。 10.霾—大气悬浮的细微烟、尘或盐类。 11.酸雨:降水pH<5.6 12.煤的清洁燃烧广义定义:煤炭从开采到利用的全过程中,为了减少排放和提高效率而进行的煤炭加工、燃烧、转化及污染控制等高新技术的总称。 第二章 1.煤燃烧的三种方式:煤粉燃烧、层燃、流化床燃烧 2.三种燃烧方式的特征:流化床燃烧特征①燃烧在整个燃烧室进行②气固之间大相对速度③气固高湍流度④横向混合⑤低温动力控制燃烧800~950℃ 第三章污染物控制(粉尘,NO X,SO X,重金属) 粉尘 1.颗粒密度—单颗粒粉尘单位体积(包含颗粒孔隙体积)粉尘的重量。 2.堆积密度—粉尘松散堆积状态下单位体积(包含颗粒孔隙体积和颗粒间体积)粉尘的重量。 3.粉尘的比电阻—截面积和长度均为1时粉尘颗粒的电阻值(Ω˙cm)。 比电阻怎么影响电除尘器的工作? 粉尘比电阻—最适宜比电阻为104~5×1011Ωcm 比电阻ρ↓→感应正电荷→相斥→尘粒重新进入气流 比电阻ρ↑→较密负电荷→排斥荷电尘粒靠近收尘极板 4.活性—粉尘中的组分与其它物质在特定条件下化学反应的能力。

热重分析仪方法

热重分析仪方法 当被测物质在加热过程中有升华、汽化、分解出气体或失去结晶水时,被测的物质质量就会发生变化。这时热重曲线就不是直线而是有所下降。通过分析热重曲线,就可以知道被测物质在多少度时产生变化,并且根据失重量,可以计算失去了多少物质,(如CuSO4·5H2O中的结晶水)。从热重曲线上我们就可以知道CuSO4·5H2O 中的5个结晶水是分三步脱去的。通过TGA 实验有助于研究晶体性质的变化,如熔化、蒸发、升华和吸附等物质的物理现象;也有助于研究物质的脱水、解离、氧化、还原等物质的化学现象。热重分析通常可分为两类:动态(升温)和静态(恒温)。热重法试验得到的曲线称为热重曲线(TG曲线),TG曲线以质量作纵坐标,从上向下表示质量减少;以温度(或时间)作横坐标,自左至右表示温度(或时间)增加。 热重分析仪的工作原理 热重分析仪主要由天平、炉子、程序控温系统、记录系统等几个部分构成。 最常用的测量的原理有两种,即变位法和零位法。所谓变位法,是根据天平梁倾斜度与质量变化成比例的关系,用差动变压器等检知倾斜度,并自动记录。零位法是采用差动变压器法、光学法测定天平梁的倾斜度,然后去调整安装在天平系统和磁场中线圈的电流,使线圈转动恢复天平梁的倾斜,即所谓零位法。由于线圈转动所施加的力与质量变化成比例,这个力又与线圈中的电流成比例,因此只需测量并记录电流的变化,便可得到质量变化的曲线。 影响热重分析的因素 试样量和试样皿 热重法测定,试样量要少,一般2~5mg。一方面是因为仪器天平灵敏度很高(可达0.1μg),另一方面如果试样量多,传质阻力越大,试样内部温度梯度大,甚至试样产生热效应会使试样温度偏离线性程序升温,使TG曲线发生变化,粒度也是越细越好,尽可能将试样铺平,如粒度大,会使分解反应移向高温。 试样皿的材质,要求耐高温,对试样、中间产物、最终产物和气氛都是惰性的,即不能有反应活性和催化活性。通常用的试样皿有铂金的、陶瓷、石英、玻璃、铝等。特别要注意,不同的样品要采用不同材质的试样皿,否则会损坏试样皿,如:碳酸钠会在高温时与石英、陶瓷中的SiO2反应生成硅酸钠,所以像碳酸钠一类碱性样品,测试时不要用铝、石英、玻璃、陶瓷试样皿。铂金试样皿,对有加氢或脱氢的有机物有活性,也不适合作含磷、硫和卤素的聚合物样品,因此要加以选择。 升温速率

污泥发电的现状及存在的问题

污泥发电的现状及存在的问题 城市污泥是指城市污水处理厂在运行中产生的沉淀污泥,这种污泥含水量高,易腐烂,有强烈的臭味,并且含有二恶英、寄生虫卵及重金属。常见的污泥处置方法有卫生填埋、堆肥和高温焚烧等方法,以上三种方法存在投资大、占地广、二次污染等情况,利用污泥发电日益成为人们关注的焦点。 一、污泥发电的形式 (一)污泥沼气发电 污泥厌氧发酵,产生沼气,产生的沼气回收到沼气罐内,随时用于发电;经厌氧罐发酵后,污泥进入脱水机房,经离心脱水后运出填埋。经过这一工艺流程,污泥的体积减少30%,有机物的含量也大量减少。采用污泥沼气发电的单位如下: 北京高碑店污水处理厂的发电机组已增至5台,可把每天污水处理过程中产生的污泥全部进行高温消化处理,使沼气产量从原来的1.5万m3/d提高到1.8万m3/d。按沼气发电1.7万kw〃h/m3计算,每天发电量提高到3万kw〃h,一年节约电费500万元。 北京小红门污水厂有5个污泥消化池,这些消化池主要用于污水处理后剩余的污泥进行二次处理,使其产生沼气,沼气用来发电,能每月节省电费几十万元。 青岛市麦岛污水处理厂每天产生污泥60m3,能产生沼气1~1.5 m3。根据厂内沼气产气量,目前4台机组分别顺利完成试车,

两台已将近日并网发电,每天可以节电16800度,目前,麦岛污水处理厂日均耗电达35000度,此项沼气发电机组的运行,有近一半的耗电可以自给自足。另外两台机组投入运行后,将彻底消化污泥产生的沼气。 (二)采用污泥“流化床”技术发电 污泥“流化床”发电的程序,一般先将污泥干化(干化后,污泥热值相当于标准煤热值的1/3),利用“流化床”的技术,将污泥按一定比例与煤掺烧,利用蒸汽发电。采用污泥“流化床”技术发电的单位如下: 南京协鑫生活污泥发电厂,采用国际先进的污泥焚烧技术,目前已具备了日处理污泥200吨的掺烧能力,每天可发电210万度,2007年年底扩大到日处理污泥300吨,电厂排放烟气几乎看不到,重金属、二恶英等远低于国家标准,污泥燃烧后的灰渣均匀、细碎,是生产水泥的好材料,每处理一吨污泥,协鑫公司可获得86元补贴。 2008年7月22日下午,电话咨询了南京协鑫生活污泥发电厂的顾先生,根据顾先生的介绍,把内容简要总结如下。2005年南京协鑫生活污泥发电厂试运营,2006年获得政府批准,拥有2台5万机组的发电设备,日发电10万kw〃h,一部分电自用,另一部分并网,年上网200多万千瓦,上网电价5毛多,每处理一吨污泥,南京市政府补贴100多元,化工厂、皮革厂的污泥补贴更高一些,生产的粉煤灰以每吨30元的价格销售,由购

火电厂煤粉燃烧系统

火电厂煤粉燃烧系统 火力发电厂简称火电厂,是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂,它的基本生产过程是:燃料在锅炉中燃烧加热水生成蒸汽,将燃料的化学能转变成热能,蒸汽压力推动汽轮机旋转,热能转换成机械能,然后汽轮机带动发电机旋转,将机械能转变成电能。今天我的课题是煤粉燃烧系统。 一、煤粉的制备及预热 用火车或汽车、轮船等将煤运至电厂的煤场后,经初步筛选处理,用输煤皮带送到锅炉的原煤仓。煤从原煤仓落入煤斗,由给煤机送入磨煤机磨成煤粉,并经空气预热器来的一次风干燥并带至粗粉分离器。在粗粉分离器中将不合格的粗粉分离返回磨煤机再行磨制,合格的细煤粉被一次风带入旋风分离器,使煤粉与空气分离后进入煤粉仓。 二、煤粉气流的着火和燃烧 (一)煤粉气流的着火 煤粉空气混合物经燃烧器以射流方式被喷入炉膛后,经过湍流扩散和回流,卷吸周围的高温烟气,同时又受到炉膛四周高温火焰的辐射,被迅速加热,热量到达一定温度后就开始着火。有实验表明,煤粉气流的着火温度要比煤的着火温度高一些。因此,煤粉空气混合物较难着火,这是煤粉燃烧的特点之一。 在锅炉燃烧中,希望煤粉气流离开燃烧器喷口不远处就能稳定地着火,如果着火过早可能使燃烧器喷口因过热被烧坏,也易使喷口附近结渣;如果着火太迟,就会推迟整个燃烧过程,使煤粉来不及烧完就离开炉膛,增大机械不完全燃烧损失。另外着火推迟还会使火焰中心上移,造成炉膛出口处的受热面结渣。 煤粉气流着火后就开始燃烧,形成火炬,着火以前是吸热阶段,需要从周围介质中吸收一定的热量来提高煤粉气流的温度,着火以后才是放热过程。将煤粉气流加热到着火温度所需的热量称为着火热。它包括加热煤粉及空气(一次风),并使煤粉中水分加热、蒸发、过热所需热量。 (二)煤粉燃烧的三个阶段 煤粉同空气以射流的方式经喷燃器喷入炉膛,在悬浮状态下燃烧,从燃烧器出口,煤粉的燃烧过程大致可分为以下三个阶段: 1.着火前的准备阶段 煤粉气流喷人炉内至着火这一阶段为着火前的准备阶段。着火前的准备阶段是吸热阶段。在此阶段内,煤粉气流被烟气不断加热,温度逐渐升高。煤粉受热后,首先是水分蒸发,接着干燥的煤粉进行热分解并析出挥发分。挥发分析出的数量和成分取决于煤的特性、加热温度和速度。着火前煤粉只发生缓慢氧化,氧浓度和飞灰含碳量的变化不大。一般认为,从煤粉中析出的挥发分先着火燃烧。挥发分燃烧放出的热量又加热炭粒,炭粒温度迅速升高,当炭粒加热至一定温度并有氧补充到炭粒表面时,炭粒着火燃烧。 2.燃烧阶段 煤粉着火以后进入燃烧阶段。燃烧阶段是一个强烈的放热阶段。煤粉颗粒的着火燃烧,首先从局部开始,然后迅速扩展到整个表面。煤粉气流一旦着火燃烧,

污泥干化焚烧技术介绍

污泥干化焚烧技术介绍 一、技术背景 城市污泥的产量巨大并且成分复杂,如何对城市污泥处置与利用已成为人们所关注的问题。污泥的处理处置应该以“减量化、稳定化、无害化”为最终目的,在此原则下应选择经济性较好的技术。城市污泥的处理方法主要有填埋、用于农作肥和焚烧。 由于填埋侵占大量土地、处理费用日益提高、以及随着环保标准的提高和回收利用政策的实施,填埋法将不是可持续发展的途径。污泥作为农田肥是一种较好的出路,但污泥中的重金属和有机污染物将会使该应用受到一定的限制。污泥焚烧处理具有其它处理方法所不具备的一些优点:污泥焚烧减容量大;有机物热分解彻底等,尤其适合与发电厂等锅炉机组联合使用。 二、技术原理 技术原理: 利用燃煤电厂锅炉空预器前的高温烟气对市政污水处理厂产生的污泥等进行干燥,将干燥后的污泥送入锅炉进行焚烧,焚烧后的灰渣混合在锅炉灰渣里进行排放。利用完的低温烟气送回到锅炉烟气后处理装置(如静电除尘器入口、脱硫塔入口等)进行处理净化后排出。 技术路线: 1.污泥脱水:污水处理厂污泥浓浆(含水率99%)使用脱水机脱水至含水率60%出厂或经简单脱水处理后脱水至含水率80%出厂; 2.污泥运输:采用封闭运输方式将脱水出厂污泥送至电厂干化车间,存入污泥池; 3.污泥干化:以锅炉的中温烟气为热源,采用干燥器将污泥干化至含水率30%以下; 4.资源化利用:将干化污泥作为燃料同煤按照比例掺烧。

污泥干化焚烧系统流程 三、技术特点 1.采用燃煤锅炉高温烟气作为干燥介质,将干化后的污泥送至锅炉燃烧,内在热值得到充分利用,可以提供一部分热量,降低干化成本; 2.不影响锅炉运行及锅炉灰渣品质; 3.最大限度的达到污泥处置的:“减量化、无害化、稳定化和资源化”要求,没有二次污染。 四、主要的性能指标及适用范围 污泥干燥前水分:70~90%; 污泥干燥后水分:20~45%; 污泥热量来源:燃煤锅炉空预器前的高温烟气; 适用的污泥种类:城市污水处理厂污泥、造纸污泥、印染污泥、化纤污泥、制药污泥、发酵污泥等各种污泥; 适用的场所:适用具有烟气余热的燃煤锅炉的工厂; 型号规格:50t/d、100d/d、120t/d、150t/d、200t/d。 五、工程案例 以100t/d的污泥处理量为例,主要参数如下: 1、湿污泥量:100t/d 2、湿污泥含水率:80% 3、干化后干污泥含水率:30% 4、高温烟气温度:340℃

热重分析

第三节 热重分析(TG ) 一、基本原理 热重法是在程序控温下,测量物质的质量随温度(或时间)的变化关系的一种技术,简称TG 。如熔融、结晶和玻璃化转变之类的热行为,试样确无质量变化,而分解、升华、还原、解吸附、吸附、蒸发等伴有质量改变的热变化可用TG 来测。如果在程序升温的条件下不断记录试样的重量的变化,即可得到TG 曲线。 如图1所示。一般可以观察到二到三个台阶,第一个失重台阶W 0—W 2多数发生在100℃以下,这多半是由于试样的吸附水或试样内残留的溶剂挥发所致。第二个台阶往往是试样内添加的小分子助剂,如高聚物增塑剂、抗老剂和其他助剂的挥发(如纯物质试样则无此部分)。第三个台阶发生在高温是属于试样本体的分解。为了清楚地观察到每阶段失重最快的温度。经常用微分热重曲线DTG (如图1b )。这种/dW dt 曲线可以利用电子微分电路在绘制TG 曲线的同时绘出。对于分解不完全的物质常常留下残留物W R 。 在某种特殊的情况下还会发生增重现象,这可能是物质与环境气体(如空气中的氧)进行了反应所致。另外目前又出现了一种等温TG 曲线。这是在某一定温度条件下,观察试样的重量随时间的变化,所以又称“等温热失重法”即: W=f (t )(温度为定值) W 0 W 1 W 2 W 3 重 量 图1 热重分析曲线(a )与微商热重曲线(b )

炉子 它能提供很多有用的信息,如在某温度下物体的分解速度或某成分的挥发速度等。 二、基本结构 热重法的仪器称为热天平,给出的曲线为热重曲线。热重曲线以时间t 或炉温T 为横坐标,以试样的质量变化(损失)为纵坐标。热天平的基本单元是微量天平、炉子、温度程序器、气氛控制器以及同时记录这些输出的仪器。热天平的示意图如图2-1所示。通常是先由计算机存储一系列质量和温度与时间关系的数据完成测量后,再由时间转换成 温度。 三、影 响因素 虽然由于技术的进步,在设计TG 仪器时进行了周密的考虑,尽量减少各种因素的影响,但是客观上这些因素还不同程度在存在着,为了数据的可靠性,有必要分述如下: 1.坩埚的影响 坩埚是用来盛装试样的,坩埚具有各种尺寸、形状并由不同材质制成。坩埚和试样间必须无任何化学反应。一般来说坩埚是由铂、铝、石英或陶瓷制成的。石英和陶瓷将与碱性试样反应而改变TG 曲线,聚四氟乙烯在一定条件下与之生成四氟化硅。铂对某些物质有催化作用,而且不适合于含磷、硫和卤素的高聚物。因此坩埚的选择对实验结果尤为重要。 2.挥发物冷凝的影响 样品在升温加热时,分解或升华产生的挥发物可能会产生冷凝的现象,而使实验结果产生偏差。为此试样用量尽可能少,并使气体流量合适。 3.升温速率的影响 由于试样要从外面炉体和容器等传入热量,所以必然形成温差。升温速率过快,有时会掩盖相邻的失重反应,甚至把本来应出现平台的曲线变成折线,同时TG 曲线有向高温推移的现象。但速度太慢又会降低实验效率。一般以5℃/min 为宜,有时需要选择更民的速度。

关于煤-无烟煤-烟煤

一.煤的物理性质 煤的物理性质是煤的一定化学组成和分子结构的外部表现。它是由成煤的原始物质及其聚积条件、转化过程、煤化程度和风、氧化程度等因素所决定。包括颜色、光泽、粉色、比重和容重、硬度、脆度、断口及导电性等。其中,除了比重和导电性需要在实验室测定外,其他根据肉眼观察就可以确定。煤的物理性质可以作为初步评价煤质的依据,并用以研究煤的成因、变质机理和解决煤层对比等地质问题。 1.颜色 是指新鲜煤表面的自然色彩,是煤对不同波长的光波吸收的结果。呈褐色—黑色,一般随煤化程度的提高而逐渐加深。 2.光泽 是指煤的表面在普通光下的反光能力。一般呈沥青、玻璃和金刚光泽。煤化程度越高,光泽越强;矿物质含量越多,光泽越暗;风、氧化程度越深,光泽越暗,直到完全消失。 3.粉色 指将煤研成粉末的颜色或煤在抹上釉的瓷板上刻划时留下的痕迹,所以又称为条痕色。呈浅棕色—黑色。一般是煤化程度越高,粉色越深。 4.比重和容重 煤的比重又称煤的密度,它是不包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重又称煤的体重或假比重,它是包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重是计算煤层储量的重要指标。褐煤的容重一般为 1.05~ 1."2,烟煤为 1."2~

1."4,无烟煤变化范围较大,可由 1."35~ 1."8。煤岩组成、煤化程度、煤中矿物质的成分和含量是影响比重和容重的主要因素。在矿物质含量相同的情况下,煤的比重随煤化程度的加深而增大。 5.硬度 是指煤抵抗外来机械作用的能力。根据外来机械力作用方式的不同,可进一步将煤的硬度分为刻划硬度、压痕硬度和抗磨硬度三类。煤的硬度与煤化程度有关,褐煤和焦煤的硬度最小,约2~ 2."5;无烟煤的硬度最大,接近 4。" 6.脆度 是煤受外力作用而破碎的程度。成煤的原始物质、煤岩成分、煤化程度等都对煤的脆度有影响。在不同变质程度的煤中,长焰煤和气煤的脆度较小,肥煤、焦煤和瘦煤的脆度最大,无烟煤的脆度最小。 7.断口 是指煤受外力打击后形成的断面的形状。在煤中常见的断口有贝壳状断口、参差状断口等。 煤的原始物质组成和煤化程度不同,断口形状各异。 8.导电性 是指煤传导电流的能力,通常用电阻率来表示。褐煤电阻率低。褐煤向烟煤过渡时,电阻率剧增。烟煤是不良导体,随着煤化程度增高,电阻率减小,至无烟煤时急剧下降,而具良好的导电性。 (一)煤的化学组成

污泥焚烧发电简介

污泥焚烧发电简介 污泥发电是城市污水处理厂进行污泥合理开发利用的技术措施之一,是污泥实行减量化、稳定化、无害化、资源化的良好方法,污泥作为污水处理的伴生物,占污水总量的0.15 %~1 %。据统计,我国城市污水处理厂每年污泥发生量(干重)约为130万t,且以每年10%的速度增长。污泥中含有近40%的有机生物质,具有可燃性,所以污泥既被视为废弃物,又被视为一种生物质资源。合理利用污泥发电已成为污泥有效利用的一个新的发展趋势。污泥发电不但可以实现污泥安全处理,同时还可以从污泥中抽取能量,替代部分化石燃料,即节约资源和能源,又保护环境,有利于促进我国向可持续的循环型社会的转变。 1.典型的污泥发电工艺 目前,污泥发电的3种发电工艺包括了:1)污泥燃料直接焚烧发电; 2)污泥厌氧消化产生沼气、通过燃气轮机组发电; 3)污泥厌氧消化产生沼气、进而通过改质制造氢气,经燃料电池发电。其中目前世界上已经试验性使用的为前2种发电方式,第3种发电工艺尚处于实验研究阶段。目前我国污泥处理处于前期探索阶段,以前污泥的处理主要采取填埋方式,随着国家对污染的重视,国内已有几家污水处理厂开始采用污泥燃料直接焚烧发电处理方式,下面主要介绍污泥经干化处理后的焚烧发电工艺和污泥厌氧消化产生沼气发电工艺。

1.1污泥燃料燃烧发电 污泥焚烧(热分解)是指在高温(500-1000℃)下,污泥固形物在无氧气或者低氧气氛中分解成气体、焦油以及灰等残渣这3部分的过程。污泥焚烧的处理对象主要是脱水泥饼,脱水泥饼含水率仍达45%~86%,含水率高,体积大,可将其进行干燥处理或焚烧。干燥处理后,污泥含水率可降至20%~40%。焚烧处理,含水率可降至0,体积很小,便于运输与处置。在焚烧过程中,最重要的是对污泥进行脱水处理,这一过程在国内外基本上都在污水处理厂完成,也就是说目前国内外对于污水的处理都会考虑污泥的浓缩脱水过程。经脱水处理后的污泥饼,再进行污泥干化,污泥干化是在污泥机械脱水后,进一步进行干燥,经过干化后的污泥或者利用或者焚烧。干化的目的,是使污泥进一步脱水,从机械脱水后含水率大概为80%的状态,进一步脱水到10%~50%,一方面进行了有效的减容,另一方面干化后的污泥运输、利用都很方便。因为污泥的燃烧热值低,国内污泥焚烧发电都需要利用辅助燃料,以提高燃烧热值。污泥燃料有多种形式,如将湿污泥与煤粉、重油等燃料一起混合形成的污泥燃料;污泥与城市有机垃圾混合形成的污泥燃料;湿污泥干化后形成的污泥燃料。污泥燃料燃烧所释放出的热能通过热回收系统和发电系统实现能量的转化,见图1。

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