城市污水污泥掺烧的研究
污泥掺烧项目可行性研究报告
污泥掺烧项目可行性研究报告污泥掺烧项目可行性研究报告目录1.概述 (1)1.1. 项目概述和建设的必要性 (1)1.1.1. 污泥处理技术概述 (1)1.1.2. 我国污泥焚烧技术现状 (2)1.1.3. 某市建设污泥焚烧工程的必要性 (2)1.2. 设计依据 (3)1.3. 研究范围 (3)1.4. 主要设计原则 (3)2.工程概述 (5)2.1. 电厂概况 (5)2.2. 区域环境状况 (5)2.2.1. 电厂位置 (5)2.2.2. 气象条件 (5)2.3. 工程地质及水文条件 (7)2.3.1. 厂区的工程地质条件 (7)2.3.2. 水文条件 (8)2.4. 燃煤煤质及主要设备参数 (8)2.4.1. 煤质数据 (8)2.4.2. 电厂主要设备参数 (9)3.工程设想 (11)3.1. 污泥干化工艺建设条件 (11)3.1.1. 污泥供应 (11)3.1.2. 建设场地 (12)3.1.3. 供水、供电、供气（汽）条件 (12)3.1.3.1. 供水 (12)3.1.3.2. 供电 (12)3.1.3.3. 气（汽）源 (12)3.2. 工程设计基本数据 (13)3.3. 工艺流程及总体布置 (13)3.4. 物料平衡和热量平衡 (17)3.4.1. 工艺参数 (17)3.5. 主要设备选型 (18)3.5.1. 干燥机选型 (18)3.5.2. 其他设备选型 (19)3.6. 对锅炉系统的影响 (20)3.6.1. 对燃烧系统的影响 (20)3.6.2. 对粉煤灰综合利用的影响 (21)4.环境保护 (23)4.1. 粉尘 (23)4.2. 废气 (24)4.3. 废渣 (24)4.4. 废水 (24)4.5. 噪声 (25)5.环境及社会效益 (26)5.1. 环境效益 (26)5.2. 社会效益 (26)6.劳动安全与职业卫生 (28)6.1. 概述 (28)6.2. 防火、防爆 (28)6.3. 防尘、防毒、防化学伤害 (28)6.4. 防电伤、防机械伤害及其它伤害 (29)6.4.1. 防电伤 (29)6.4.2. 防机械伤害 (29)6.4.3. 防其他伤害 (29)6.5. 防暑、防寒、防潮 (29)6.6. 防噪声、防振动 (30)7.生产组织和人员编制 (31)7.1. 生产组织 (31)7.2. 人员编制 (31)8.工程项目实施条件及进度 (32)8.1. 工程项目实施条件 (32)8.2. 进度 (32)9.投资概算及经济性评价 (33)9.1. 投资概况 (33)9.2. 技术经济指标、效益分析 (33)9.2.1. 预期效果 (33)9.2.2. 运行成本构成 (34)9.2.3. 收益构成 (34)9.2.4. 经济效益分析 (35)9.3. 实施本项目的效益和成果 (39)10.结论和建议 (41)1.概述1.1. 项目概述和建设的必要性1.1.1.污泥处理技术概述随着我国社会经济发展、城市化进程加快以及国民生活水平提高，城市生活污水量急剧增加。
城市污水污泥燃烧特性试验研究
城市污水污泥燃烧特性试验研究邱 天,张衍国,吴占松(清华大学,北京 100084)[摘 要] 对消化处理前后的2种城市污水污泥进行了工业分析、元素分析、焦粒的孔隙率测量和干燥污泥的热分析,并在日处理量为5t 的流化床实验台上进行了实际的焚烧试验。
通过焚烧,给出了污水污泥作为燃料的特性和流化床焚烧污泥时的床温分布,并分析了形成这种分布的成因。
研究结果可为处理污泥的大型循环流化床的设计和运行提供参考。
[关键词] 城市排放物;污水污泥;流化床;焚烧;热分析[中图分类号]T K16 [文献标识码]A [文章编号]10023364(2003)03001903 近年来,城市环境污染日趋严重,除车辆排放、工业污染外,还有固体废弃物污染,其中数量较大且不易处理的一种就是污泥污染[1]。
污泥中含有大量的病菌、重金属和多氯联苯等有害物质,而且还会放出恶臭气体,如果处理不当,危害性很大。
由于当前的城市生产、生活污水处理主要采用活性污泥法,因而不可避免地产生含水率高达80%以上的副产品污泥。
随着城市化进程加快及活性污泥水处理法的推广,污泥产量亦愈来愈大,致使污泥的消纳问题日益突出,亟待解决[2]。
迄今为止,处理污泥的方法主要有填埋、农用、焚烧等。
其中焚烧法因减容量大,并能可靠地消除污泥中大量的有害物质而日益受到重视。
1 实验系统及工况1.1 热态实验为了进行不同含水量污水污泥的焚烧试验,对经消化处理和机械化干燥后的原始污泥,通过日晒、风干等自然方式干燥。
不同水分含量的污泥通过控制日晒时间长短而获得。
试验所用的床料是燃煤流化床锅炉排渣中粒径小于5mm 的部分,辅助燃料为蔚县烟煤。
热态焚烧试验在循环流化床实验台上进行,该实验台的日处理量约为5t ,实验台结构见图1。
试验过程中对风量、给煤量、给料量、水量等几个参量进行控制,配有温度、压力、风量、冷却水量及烟气成分等参数的测量系统。
1-本体2-给煤料斗3-给煤螺旋输送机4-污泥料斗5-污泥螺旋输送机6-炉门7-风室8-排渣管9-旋风筒出口10-水平烟道11-分离器12-观察孔13-旋风筒立管14-料腿15-J 阀16-浮子流量计17-上级换热器18-下级换热器19-洗涤烟气入水管20-湿式除尘脱污器21-洗涤水槽图1 实验台构成1.2 污泥焦粒孔隙率的测量在热态试验即将结束时,向炉中给入少量的污泥,然后立即停炉,将炉中的床料和刚投入的污泥从排渣研究论文热力发电・2003(3)l ~ 管放出。
污泥掺烧可行性报告
污泥掺烧可行性报告一、引言污泥是城市生活和工业生产中产生的固体废物，不仅含有大量的有机物质，还含有金属离子、重金属等有害物质。
传统的污泥处理方式通常是填埋和堆肥，但这些方式存在着容量有限、土地占用和环境污染等问题。
为了解决这些问题，掺烧污泥成为了一种新型的污泥处理方式，本报告旨在探讨污泥掺烧的可行性。
二、掺烧污泥的定义和原理掺烧污泥是指将处理后的污泥与水泥或石灰等原料一起在水泥窑等高温设备中进行烧成。
在高温下，有机物质会被分解和燃烧，而金属离子和重金属会被固化在水泥基质中，有效降低了对环境的危害。
三、污泥掺烧的好处1.减少污泥处置量：通过掺烧污泥，可以将污泥有效地转化为无机固体废物，减少了对土地的占用和填埋场的负荷。
2.资源化利用：水泥和石灰等原料资源广泛且常见，而污泥中含有的有机物质、氮、磷等元素可以在掺烧过程中得到回收和利用，实现资源的循环利用。
3.降低排放污染：掺烧污泥能够降低烟气中的二氧化硫、氮氧化物等有害物质的排放量，对环境污染的控制有着积极的作用。
四、污泥掺烧的技术可行性1.水泥窑和石灰窑是目前最常用的掺烧污泥的设备，这些设备已经得到了广泛的应用和验证，具有可靠性和稳定性。
2.掺烧污泥可以根据实际情况进行调整，如适当调节掺入污泥的比例、调整燃烧参数等，以达到最佳的处理效果。
3.掺烧污泥的技术已经得到了多项研究和实践的支持，已经形成了完善的技术规范和操作指导。
五、污泥掺烧的经济可行性1.通过掺烧污泥可以减少对填埋场和堆肥厂的依赖，降低了运营成本和处理费用。
2.掺烧污泥可以实现资源的回收利用，如有机物质可用于生物质能源的生产，金属离子和重金属可以用于制备纳米材料等，进一步增加了经济效益。
六、污泥掺烧的环境可行性1.通过掺烧污泥可以有效地减少有害物质的排放量，降低了空气污染和土壤污染等环境风险。
2.对于重金属的固化和稳定化处理，掺烧污泥是一种较为有效的方式，可以防止重金属对环境和生态系统的长期危害。
煤粉炉掺烧城市污泥燃烧特性分析
煤粉炉掺烧城市污泥燃烧特性分析随着城镇化的发展和人们生活水平的提高,近年来城市污水的排放量呈现出不断递增的趋势。
在污水处理的过程中,不可避免的产生了大量的污染物携带体—污泥。
污泥是一种含有各种有机物以及无机物的絮状物质,经过半干化后的污泥热值与褐煤相当,可以作为辅助燃料,混掺到煤粉炉内进行燃烧发电,但是与此同时污泥内含有大量的有毒有害物质,如果处理不当则容易造成二次污染,给环境和人类的生存带来很大的威胁。
本文针对我国燃煤电站协同处置污泥还不够成熟的现实状况,开展了以下研究:采用热重分析法,分析了不同粒径、不同升温速率下污泥的热重曲线,并进行了燃烧特性参数和动力特性参数求解。
在此基础上将污泥和煤以不同比例掺烧,研究了二者的混燃特性。
结果表明:较大的升温速率以及较小的粒径有利于污泥的燃烧;混烧特性表现为污泥和煤样共同作用的结果,当掺烧比例小于10%时,可燃性指数、稳燃性指数和综合燃烧特性指数变化较小,但是当掺混比例达到10%以后,各个燃烧性能参数均大幅下降,影响燃烧。
采用Fluent软件,对某台330MW四角切圆煤粉炉掺烧城市污泥进行了数值模拟,分析了炉内速度场、温度场以及氮氧化物的排放情况。
结果表明:含水率40%的污泥与煤混烧后对煤粉炉炉内的气流流动影响不大;且当掺烧比例小于20%时,对炉内温度以及氮氧化物(NO_x)浓度的排放量影响也较小。
但是当掺混比达到20%以后,燃烧区域的平均温度和最高温度均大幅度下降,影响燃烧,且由于燃料型NO_x的大量生成,使得NO_x浓度的总排放量也大幅增加。
以某污水处理厂每天产生的污泥为例,计算了污泥与煤掺烧后的经济性,结果表明:9吨污泥经过干燥掺烧后可以获得收益722元,因此掺烧城市污泥不仅可以清洁环境,而且可以带来一定的经济效益。
通过本文对煤与城市污泥的混烧特性的研究,期望能为污泥掺烧技术的发展提供一些科学参考数据。
城市污泥与煤矸石混燃实验研究
增 加 ，城 市工 业 废 水 与 生 活 污 水 的 排 放 量 日益 增 石 混燃 能够 改 善 煤 矸 石 的 着 火 特性 。 多 ，根 据有 关 预 测 ，我 国城 市 污 水 量 在 未 来 几 年 还 会 有 较 大 增 长 ，２ ０ ２ ０年 污 水 排 放 量 将 达 到 ５ ３ ６ 污 泥 与 煤 混 烧 进 行 了研 究 。Ｎ ｏ ｗ ｉ ｃ ｋ ｉ等 研 究 ＿ 『 ×１ ０ ｉ ｎ ／ ｄ 。污 泥 作 为 城 市 污 水及 废 水 处 理 不 可 避 污 泥 的 热解 动 力 学 ；Ｏ ｔ ｅ ｒ ｏ Ｍ 等 利 用 热 重 分 析 仪 免 的副 产 品 ，必 然 会 随 着 污 水 处 理 量 的 增 加 而 增 对 掺 混 ２ ％ ，５ ％和 １ Ｏ ％ 比例 污 泥 的煤 进 行 了 实 验 ０ ％ 对 煤 燃 加 。污 泥 富 含 有 机 质 等 营 养 成 分 ，又 含 有 一 定 量 研 究 ；结 果 表 明 ，污 泥 掺 混 比例 低 于 １ 的重 金 属 、病 毒 、病 原 体 和寄 生 虫 卵 等 有 重 的 二 次 环 境 污 染 。 国 内外 煤 混 烧 进行 热 重 分 析 实 验 ，得 到 了 热 解 与 燃 烧 特
发 现 ，煤 、煤 矸 石 、污 泥 混 合 后 ，随 着 污 泥 比例 的增 加 ，混 合 燃 料 的着 火 温 度 有 所 降 低 。 本 文 选 取 唐 山市 城 市 污 泥 、煤 矸 石 和 它 们 之 间 ５种 不 同 掺 ？ 昆比 例 的 ７个 试 样 作 为 研 究 对 象 ，
第 ｌ ０期
王 雨 ，等 城市污泥与煤矸石混燃 实验研究
５ ５
关于污泥掺烧的可行性研究
物理吸附及生物降解因素影响，需定期对曝气生物滤池进行逐格反洗，确保其具有稳定的污染物去除能力，反洗时，系统正常曝气，反洗水重力流至生产污水池。
经处理后的废水重力流至清水池进行缓冲，达标废水通过清水池提升泵输送至回用水处理单元进行回用；不达标废水重力流返回至生产污水池再次进行处理。
污泥浓缩池接高效澄清池污泥重力流排泥及SBR 反应池压力流排泥，经浓缩后的污泥通过污泥掺混泵输送至气化装置进行掺烧；也可通过污泥输送泵送至离心脱水机进行污泥脱水处理，泥饼外运至公司指定具有资质的单位集中处理，污泥浓缩池上清液及离心脱水机滤后水通过管网重力流至生活污水池。
1.2 污泥处理工艺流程简图污泥进煤浆提浓系统流程图如图1所示。
图1 污泥进煤浆提浓系统流程图0 引言随着我国煤化工的蓬勃发展，污水处理量急剧增加。
生化污泥作为污水处理后的附属产品，因富含有有机腐质、无机颗粒、胶体、细菌菌体、重金属和絮凝所用药剂等有害物质，对环境影响极大，而且生化污泥含水量高、体积大，难以堆积，都不愿意接收。
目前市场上传统的化工企业处理方式一般都是经过压滤和晾晒后，送至锅炉作为废物烧掉。
1 工艺流程描述1.1 污水处理工艺流程说明污水处理装置主要处理厂前区生活污水、厂区生产废水、厂区生活污水即全厂消防应急污水，设计处理量为650m 3/h 。
厂区生活污水重力流至生活污水池，经提升泵输送至生产污水池；厂区生产废水主要包括气化污水、MTO 污水、石油化工污水及煤化工污水，均通过单独压力流管线输送至生产污水池，遇水质波动，可通过界区阀门控制，将超标废水全部或部分切至生产事故池进行勾兑处理。
遇来水严重超标，已危及到装置稳定运行情况时，可将生产事故池储水通过机泵输送至临时废水暂存池进行缓冲，待水质稳定后再进行回收处理。
全厂事故池主要接收厂区雨水及消防状态下的应急污水，正常生产情况下处于低液位(≤2.0m)，遇液位上涨情况，通过提升泵将池内储水输送至生产污水池进行勾兑处理。
城市生活污泥燃烧特性研究论文
城市生活污泥燃烧特性的研究摘要：本文利用量热仪、工业分析仪和元素分析仪，分析了不同含水率、有机物含量的污泥的燃烧特性，总结了污泥中的有机物含量与发热量、灰分、挥发分的关系。
结果表明：污泥的高位发热量不小于3000kcal/kg的临界条件为有机物含量不低于58%；污泥中的有机物含量在56.7%-60%区间是污泥热值上升的最快区间，其上升速率约为182（大卡/公斤）/百分点；污泥燃烧过程中产生的灰分为23%-56%，挥发分为25%-65%；污泥有机物含量与高位发热量的关系、含水率与低位发热量的关系、分别呈现出boltzmann函数、线性函数关系，而有机物含量与灰分和挥发分的关系均表现出e指数函数关系。
这些结果为污泥用于火力发电厂掺烧发电提供了基础依据。
关键字：污泥；燃烧；发热量；有机物；灰分；挥发分中图分类号：f291.1 文献标识码：a 文章编号：引言城市生活污泥是生活污水处理过程中产生的半固态废弃物，其物理、化学成分十分复杂，地区差异较大。
这些污泥中含有有毒、有害（二噁英）物质、病原菌、寄生虫（卵）等物质，大量的未经处理的生活污泥随意弃置对环境造成很严重的二次污染[1]。
然而，城市生活污泥中也含有丰富的有机物质，这使得污泥在一定含水率水平下保持着相当的可燃性能，至少具有一定的发热量，可作为一种品质较低的能源进行利用。
污泥的资源化途径很多，其核心是围绕污泥所固有的物质性质。
污泥作为火力发电厂的辅助燃料与煤炭掺烧进行发电是目前国内研究最为广泛的途径之一。
范海红等研究了污泥的燃烧过程，将其分为水分蒸发阶段、第一类有机物分解燃烧阶段以及第二类有机物分解燃烧和固定碳燃烧阶段[2]；李春雨，蒋旭光等[3]对制革、造纸和湖泊污泥的燃烧特性进行了研究，将污泥的燃烧过程分为挥发分燃烧和固定碳燃烧两个阶段，并对污泥的燃烧过程进行了动力学分析；谭雷，李辉等[4]则认为污泥的燃烧过程分为干燥、半挥发分析出、可降解挥发分析出、不可降解挥发分析出和焦炭燃尽五个阶段，并认为第三和第四阶段放热最多；新加坡南洋理工大学的dong ho lee、david tee liang[5]等利用流化床反应器进行了污泥燃烧特性的研究，总结了污泥燃烧品质、流化性能、以及产生的sox、nox的排放特性;日本国家工业科技研究所的takahiro murakami等[6]研发出了针对含水率为80%的湿污泥的燃烧设备和工艺方案，与传统方式相比可节省增补燃料25%，氮氧化物的排放可减少50%；德国汉堡哈堡工业大学的tom ogada，joachim werther[7]等人通过实验室和半中试规模流化床对脱水污泥的燃烧特性进行了研究，结果表明污泥中80%的碳为挥发性的碳，燃烧反应主要是气相反应；瑞典查尔莫斯大学的l.-e. åmand, b. leckner[8]等人利用流化床反应器研究了污泥与煤炭、木头混合燃烧过程中no、n2o的释放情况，研究表明当污泥与煤炭、木头的掺混比例不超过25%，不会对燃烧尾气造成影响。
污泥与燃煤掺烧技术应用研究
污泥与燃煤掺烧技术应用研究污泥与燃煤掺烧技术是指将污泥与燃煤混合后共同燃烧，利用煤炭的燃料价值和污泥的有机物以及可燃物质的能量价值，经过适当的预处理和控制，实现对污泥的资源化利用和减量化处理。
以下是对污泥与燃煤掺烧技术应用的研究。
一、技术原理1.预处理：污泥经过干化、脱水等处理，将水分和有机物含量减少，提高燃烧效率。
2.控制技术：掺烧过程中，采用合理的配煤比例和燃烧控制技术，保持燃烧过程的稳定性。
3.污染物控制：利用燃煤锅炉的适应性燃烧装置及尾部烟气处理设备，控制污泥燃烧过程中排放的污染物。
二、应用研究内容1.燃煤锅炉适应性：研究不同类型燃煤锅炉（如循环流化床、燃煤锅炉等）对污泥与燃煤掺烧的适应性及适用条件。
2.配煤比例：通过实验和模拟计算，确定不同条件下的最佳掺煤比例及掺烧燃料搅拌方法，提高燃烧效率。
3.烟气排放特性：对掺烧过程中的排放物质进行监测和分析，探究污泥掺烧对排放物和烟气特性的影响。
4.环境效益评估：对掺烧技术的综合环境效益进行评估，包括污泥减量、废物减少、能源利用增加等方面。
三、应用研究意义1.资源化利用：通过污泥与燃煤掺烧技术，实现对污泥中有机物和可燃物质的利用，减少了对煤炭资源的需求。
2.减少污泥处置成本：掺烧技术将废弃物污泥投入到煤炭燃烧过程中，减少了污泥的处置成本。
3.污染物排放减少：采用适当的掺烧技术和控制措施，降低了污泥燃烧过程中的污染物排放。
4.经济效益增加：掺烧技术可以增加煤炭锅炉的利用率，提高能源利用效率，带来经济效益增加的同时，也减少了煤炭的消耗和采购成本。
综上，污泥与燃煤掺烧技术的应用研究对于实现污泥资源化利用和减量化处理具有重要意义。
通过优化掺烧工艺和控制措施，可以减少污泥的处置成本，降低污染物排放，提高能源利用效率，实现环境与经济的双重效益。
火电厂掺烧污泥可行性研究
火电厂掺烧污泥可行性研究随着城市化进程的加快和人口数量的增加，城市污泥的处理问题日益突出。
火电厂作为能源生产的重要组成部分，其高温燃烧技术对处理城市污泥具有很大的潜力和优势。
进行火电厂掺烧污泥的可行性研究非常重要。
火电厂掺烧污泥是指将城市污泥与煤炭一同投入火电厂进行燃烧。
这种处理方式不仅可以有效处理城市污泥，减少环境污染，还能够节约资源和降低能源消耗。
下面从污泥燃烧特性、掺烧对火电厂影响以及经济性等方面进行探讨。
污泥燃烧特性是进行火电厂掺烧污泥的重要依据。
污泥的主要成分是有机物质和无机物质，其中有机物质在燃烧时释放出热能，起到燃料的作用；而无机物质则会产生灰渣，可能影响到火电厂的正常运行。
对污泥进行燃烧特性测试，包括热值、灰分、挥发分和固定碳等指标的测定，有助于评估其作为燃料的可行性。
火电厂掺烧污泥对火电厂的影响是进行可行性研究的关键。
污泥的掺入会对火电厂锅炉的燃烧特性产生一定的影响，如影响锅炉的燃烧稳定性、煤粉燃烧效率和炉温分布等。
在进行火电厂掺烧污泥时，需要对锅炉进行合理调整，以保证燃烧的效果和火电厂的正常运行。
经济性是进行火电厂掺烧污泥可行性研究的一个重要方面。
火电厂进行污泥掺烧不仅减少了环境污染，还能够节约煤炭资源和降低燃料成本。
火电厂可以通过销售产生的余热或灰渣，增加收入。
对火电厂掺烧污泥进行经济性分析，包括成本和收益的估算，可以评估其经济效益。
火电厂掺烧污泥具有很大的可行性。
火电厂掺烧污泥仍需要面临一些挑战，如污泥的质量波动、处理技术的成熟程度和政策支持等。
应加强研究和推广，提高掺烧污泥的技术水平和经济效益，以实现城市污泥的有效处理和资源化利用。
火电厂掺烧污泥可行性研究
火电厂掺烧污泥可行性研究随着城市化的迅速发展，排放大量有机固废污泥给环境带来了巨大的危害和困扰，而处理污泥的成本也越来越高。
火力发电厂被广泛认为是一种可行的解决污泥问题的方式，因为火力发电厂具备化学、物理和生物三种技术处理污泥的能力。
本文将阐述火电厂掺烧污泥的可行性研究。
该方法是指将在城市污水处理厂产生的污泥和煤一起燃烧，以解决污泥处理的问题和减少煤的使用。
具体来说，将分析掺烧污泥的技术过程、经济性、环境效益和安全性等方面的问题。
技术过程火电厂掺烧污泥的技术过程主要包括干燥、预处理和燃烧三个阶段。
在干燥阶段，要将污泥中的水分去除，以提高热值和燃烧效率。
一般采用离心机或压滤机等干燥设备，在运输过程中同煤一起送到锅炉燃烧室。
这样不仅可以减少运输成本，而且可以提高燃烧效率。
在预处理阶段，要去除污泥中的有害物质，并对污泥进行掺配，以保证燃烧的安全性、稳定性和完整性。
一般采用生物处理和化学处理等方法，可以去除大部分有机物和重金属等有害物质，以防止对环境的污染。
在燃烧阶段，将掺配好的污泥和煤在锅炉中进行燃烧，以发电并产生高温高压蒸汽。
这样不仅可以减少煤的使用，减少二氧化碳等温室气体的排放，而且可以降低污染物的排放，提高热效率。
经济性火电厂掺烧污泥的经济性主要体现在降低污泥处理成本和提高热效率两个方面。
首先，火电厂掺烧污泥可以解决污泥处理的问题，节约掉传统的处置费用和运转费用，减少城市锅炉等生产企业的运作负担。
这样可以降低企业的生产成本，提高企业经济效益。
其次，掺烧污泥能够提高热效率。
污泥具有良好的燃烧性，其热值大于一些常见的燃料，如木材和麦秸等。
因此，掺烧污泥可以提高锅炉的热效率，降低油、气等其他燃料的使用，减少企业的能源消耗，从而降低企业的运营成本。
环境效益首先，掺烧污泥可以减少废弃物的处理量。
城市污泥处理厂产生的废弃污泥需要填埋、堆肥等方式处理，在处理污泥的过程中产生的可能会对环境产生严重的影响。
因此，将污泥和煤共同处置可以减少废弃物的处理量。
关于城市污泥深度治理及掺烧供热的分析与研究
关于城市污泥深度治理及掺烧供热的分析与研究【摘要】：国家发展改革委、住房城乡建设部于2021年6月印发了《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》，规划提出污泥处置目标：到2025年城市和县城污泥无害化、资源化利用水平进一步提升，城市污泥无害化处置率达到90%以上；到2035年全面实现污泥无害化处置，污水污泥资源化利用水平显著提升。
根据预测，至2025年合肥市污泥产量约2000吨/日，污泥处置压力较大。
本文结合某热电联产企业，对城市污泥干化-碳化-掺烧等一体化处置及污泥热量梯级供热利用进行论述，为城市污泥的治理及综合利用提供参考。
【关键词】：城市污泥干化；生物炭；掺烧供热；深度治理及综合利用；引言：合肥东方热电有限公司于2012年建设了日处理量300t/h污泥干化处置项目，利用东方热电厂蒸汽对污泥进行脱水干化，干化污泥（含水率约30%）作为东方热电厂燃料，与煤按照比例进行掺烧，进行综合利用。
但根据《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南（试行）》（建设部、发改委2011年3月），要求推荐的污泥处置方式和掺入量不宜超过燃煤量的8%，故通过掺烧只能消耗掉100t/d （含水率80%）污泥，不仅污泥干化装置产能无法释放，由于污泥含水率仍较大，对供热锅炉带来燃料系统堵塞等影响。
为此，东方热电于2023年4月建设污泥碳化项目，对干化处置后污泥（水份约30%）进一步进行碳化处置，形成无公害的生物炭。
生物炭作为低热值燃料输送至供热锅炉进行掺烧，也可作为农林肥料、冶金辅料等进行综合利用，实现无公害化处置。
采用污泥干化—碳化联合工艺，可彻底实现污泥减量化、无害化、稳定化及资源化综合利用。
一、城市污水处理产泥量及对环境的影响据统计，合肥市中心城区2020年污水处理产泥量1400t/d,2021年污水处理产泥量1360t/d,平均年产生城市污泥503700吨。
目前，污泥主要处置方式为日光干化、填埋、焚烧及作为土壤改良添加剂等方式进行处置，都对环境产生一定影响，且干化焚烧受居民供热的季节性及含水率高影响机组运行的稳定性等存在不确定因素。
火电厂掺烧污泥可行性研究
火电厂掺烧污泥可行性研究
污泥是城市污水处理过程中产生的固体废弃物，其含有有机物和无机物的混合物。
传统上，污泥被视为一个环境污染源，需要进行有效处理和处置。
火电厂作为能源产业的重要组成部分，具有大量的热能和电能产生能力。
掺烧污泥在火电厂中被认为是一种可行的处理方式，具有经济和环境效益。
掺烧污泥可以有效减少废物的数量和处理成本。
污泥通常需要经过干化、压实等处理手段才能够减少其体积。
这需要大量的能源和经济投入。
而污泥掺烧的方式，可以利用火电厂本身的产能，将污泥与煤炭一起燃烧，减少了处理的工序和成本。
掺烧污泥还可以释放污泥中的热能，提高火电厂的能源利用效率。
掺烧污泥有助于减少污泥处置对环境造成的影响。
污泥的长期堆放和填埋处理方式往往容易造成地下水和土地的污染，引起环境问题。
而通过掺烧污泥，可以将污泥中的有机物和无机物高温燃烧，使其转化为二氧化碳、水、灰渣等无害物质，减少对环境的污染。
掺烧污泥也要考虑其对火电厂运行安全和废气排放的影响。
在掺烧过程中，污泥中的特定物质可能会对火电厂的炉膛和设备造成损害，而且燃烧排放的废气中可能含有有毒物质和颗粒物，需要通过适当的处理措施降低其对环境和人体的影响。
火电厂掺烧污泥是一种可行的处理方式。
它可以减少废物的数量和处理成本，降低对石煤的依赖和能源消耗，减少污泥对环境的影响。
在实施掺烧污泥方案时，需要仔细考虑与火电厂运行安全和废气排放相关的问题，选择合适的处理方法和技术，以达到经济和环境效益的最优化。
污泥掺烧可行性分析
污泥掺烧可行性分析引言污泥是城市生活污水处理过程中产生的主要废弃物之一，其处理处置一直是环保领域的重要课题。
目前，传统的处理方式主要包括填埋和焚烧，但这些方法存在着环境污染和资源浪费的问题。
而污泥的掺烧则成为了一种更为可行和环保的处理方式。
本文将对污泥掺烧的可行性进行分析。
污泥掺烧的原理污泥掺烧即将污泥与固体燃料（如煤炭）一同投入到炉内进行燃烧。
在高温下，煤炭能够提供热能，促使污泥中的有机物质分解和氧化，从而达到污泥减量和资源化再利用的目的。
污泥掺烧的优势1. 减少污泥处置量：掺烧可以将污泥中的有机物质热解分解，从而减少污泥的体积和重量。
据研究显示，掺烧后污泥的体积可以减少80%以上，重量可减少60%以上。
2. 资源化再利用：污泥中的有机质和无机质都可以通过掺烧的方式得到高效利用。
煤炭作为燃料，可以提供稳定的热能；而污泥中的有机质和无机质则可以作为矿物质的源泉，参与到化学反应中并形成新的化合物，增加固体产物的附加值。
3. 减少环境污染：污泥是一种富含有机物质和重金属等有害物质的废弃物，其直接填埋或焚烧会导致有害物质的渗漏或挥发，对土壤和大气造成污染。
而掺烧则可以通过煤炭中的高温和烟气处理设备的控制，将有害物质转化为无害物质或固化在矿渣中，从而减少环境污染。
污泥掺烧的挑战和解决方案1. 污泥处理途径的选择：在污泥掺烧前，首先需要选择合适的污泥处理途径。
目前常用的处理方法包括厌氧消化、好氧处理、生化处理等，这些方法的选择应考虑到污泥种类、造价、能耗等多方面因素。
2. 控制污泥的投加量和比例：过量投加污泥会增加掺烧设备的负荷，进而影响燃烧的稳定性和热效率。
因此，需要控制污泥的投加量和与煤的比例，确保掺烧过程的安全和高效。
3. 烟气处理设备的完善：掺烧过程中产生的烟气需要进行处理，以保证排放达标。
目前常见的烟气处理方式包括除尘、脱硫、脱硝等，需要根据不同国家和地区的排放标准，选择合适的烟气处理设备。
4. 污泥中的有毒有害物质的处理：污泥中可能含有一些有毒有害物质，如重金属、持久性有机物等。
火电厂掺烧污泥可行性研究
火电厂掺烧污泥可行性研究随着城市化进程的加速，污水处理厂日益增多，而污泥却成为污水处理厂的一大难题。
传统的处理方式是将污泥填埋或焚烧，但这些方式存在环境污染和资源浪费的问题。
因此，掺烧污泥成为了一种可行的处理方式。
火电厂是一个比较适合掺烧污泥的场所，因为火电厂的燃烧设备基本可以燃烧任何类型的固体燃料。
此外，火电厂还具备大规模、集中处理、能源利用等优势。
那么，火电厂掺烧污泥是否可行呢？接下来，我们从以下几个方面分析其可行性。
一、污泥掺烧能否达到环保标准？污泥掺烧有可能产生臭味、烟尘、二氧化硫、氮氧化物等污染物，可能会对环境造成一定的影响。
但是，现代化的污泥掺烧技术可以通过设备结构、油烟净化系统等手段减少或消除这些污染物的排放。
例如，加装空气预热器可以提高燃烧温度，减少固体废弃物的排放；加装除尘设备可以降低粉尘排放；使用SNCR技术可以减少氮氧化物的排放。
二、污泥掺烧对火电厂燃烧设备的影响如何？掺烧污泥对火电厂燃烧设备的影响主要包括燃烧、负载、腐蚀等方面。
燃烧方面，污泥掺烧燃烧器内的温度、燃料特性等会影响燃烧效率和稳定性，但这些问题可以通过改变燃烧器结构、设置混合装置、优化燃料分配等方法来解决。
负载方面，污泥掺烧会增加锅炉的热负荷，需要根据锅炉的负荷能力和污泥的特性来确定掺烧比例，同时增加锅炉的排放能力。
腐蚀方面，污泥中的硫、氯等元素会对锅炉管道、换热器等设备产生腐蚀作用。
但这些问题可以通过使用耐腐蚀材料、增加氧化剂等方法来解决。
三、污泥掺烧是否经济可行？污泥掺烧是否经济可行主要取决于掺烧后的能源利用效益和处理成本。
掺烧污泥能够替代部分化石燃料，节约能源成本；同时，污泥处理成本也可以通过掺烧减少。
据统计，一些火电厂掺烧污泥后，处理成本可以降低50%以上。
因此，污泥掺烧在经济上是可行的。
污泥掺烧涉及到许多方面的技术要求，包括掺烧比例、掺烧方式、污泥适应性等。
具体来说，要根据灰分、水分、有机质等参数制定掺烧方案，保证掺烧后的灰分、SO2、NOx等排放浓度符合要求。
火电厂掺烧污泥可行性研究
火电厂掺烧污泥可行性研究引言随着工业化的不断发展，以及人们生活水平的提高，城市化进程加快，污泥的处理和处置成为当前社会面临的一个急需解决的问题。
污泥是工业和生活污水处理后的固体废物，含有大量的有机物和无机物质，如果不得到有效处理，会对环境和人类健康造成巨大的威胁。
火力发电厂作为产生大量二氧化碳的主要来源之一，也成为环境保护和可持续发展的关键领域。
掺烧污泥成为一种被广泛关注和探讨的方法，其可行性及影响也成为研究的热点之一。
一、掺烧污泥的概念及意义掺烧污泥是指将污泥与其他燃料一起投入燃烧设备进行燃烧，通过在高温燃烧的过程中对污泥进行处理，实现减量化、资源化和无害化处理。
火电厂作为主要的燃烧设备之一，其掺烧污泥的意义主要体现在以下几个方面：1. 减少污泥的体积：通过掺烧污泥能够有效减少污泥的体积，减少对土地资源的占用，降低对环境的影响；2. 资源化利用：污泥中含有丰富的有机物和无机物质，掺烧污泥可以充分利用其能量和营养成分，实现资源化利用；3. 减少二氧化碳排放：火力发电厂是排放二氧化碳的主要来源之一，掺烧污泥可以减少燃料的使用，从而减少二氧化碳的排放；4. 减少环境污染：污泥的无害化处理可以减少对环境的污染，改善周边环境质量，保护人类健康。
二、掺烧污泥的技术路线及影响因素掺烧污泥涉及到燃烧设备、污泥处理工艺、燃料配比等多个方面的技术问题，其技术路线主要包括以下几个步骤：1. 污泥的干化处理：污泥在投入燃烧设备之前需要进行干燥处理，以降低其含水率，提高燃烧效率；2. 燃烧设备的改造：火电厂需对燃烧设备进行相应的改造，以适应掺烧污泥的特点，并保证燃烧的稳定性和安全性；3. 燃料的配比控制：掺烧污泥需要对燃料进行合理的配比控制，保证污泥的燃烧效率和对燃烧设备的影响在可控范围内；4. 烟气处理系统的优化：燃烧污泥产生的烟气中含有大量的有害物质，需要通过烟气处理系统进行处理，以符合环保要求。
掺烧污泥的可行性还受到多方面因素的影响，例如污泥的性质、环境政策、投资成本等。
火电厂掺烧污泥可行性研究
火电厂掺烧污泥可行性研究随着城市化进程的不断加速，城市生活垃圾和污水处理量逐年增加，使得污泥处置成为城市生活污染的重要问题之一。
而污泥的处理和处置不仅需要耗费大量的能源和财力，还会对环境和生态系统造成不可逆转的影响。
为有效解决这一问题，提高资源利用率，获得环境效益，掺烧污泥成为一种可行的方法之一，本文将就火电厂掺烧污泥的可行性展开探讨。
1.掺烧污泥的意义（1）提高资源利用率：污泥一般是指废水处理厂处理生活污水产生的含水有机废弃物。
其中含有的有机物质、氮、磷等物质对植物生长具有很大的营养价值，在农业生产中可作为有机肥料的重要组成部分。
而通过掺烧污泥，将其含有的固体物分离出来，转化为能源或直接回收利用，可以有效提高资源利用率。
（2）降低废弃物处理负担：将污泥掺入火电厂的燃料中，不仅可以降低污泥的处理成本，还可以减少污泥的处理量，降低处理污泥所需要的土地和设施设备等投资，为城市规划和环境保护带来积极的作用。
（3）减少大气污染：燃烧污泥包含的有机物和无机盐在高温下化学反应，生成一些气体和颗粒物。
若直接排放到大气中，不仅会对空气质量产生不利影响，而且还会对人体健康和环境造成不良影响。
而掺烧污泥可以将这些物质和能量高效利用，减少了大气污染物的排放。
（4）促进煤种优化：掺烧污泥除了为处理污泥提供一种解决方案外，还可以通过改变燃料组成，减少高灰分和高硫分煤的使用，提高煤种的适应性和安全性。
火电厂掺烧污泥主要通过以下两种方式实现：（1）直接掺烧污泥直接掺烧污泥是将干燥的污泥和煤混合后，直接送入锅炉燃烧室中，与煤一起燃烧。
该方法的技术成熟、操作简单，不需要对现有的锅炉系统做大的改造和投资。
但是，由于污泥营养成分过高，易引发过多的灰渣和硫氧化物等的产生，增加了污染排放物的处理成本，在实际应用中，需要根据不同的情况进行调整。
间接掺烧污泥是将污泥和煤分别喂入两台不同的燃烧器中，并将其产生的烟气进行混合后再送入锅炉，或将其烟气通过换热器进行热交换后进入锅炉。
污泥掺烧调研报告
污泥掺烧调研报告目录1.背景 (4)1.1.污泥现状及问题 (4)1.2.政府政策 (4)1.2.1.山东省政策： (4)1.2.2.污泥处置及综合利用税收优惠政策分析： (4)1.2.3.掺烧污泥纳入十三五 (4)1.2.4.《浙江省工业企业污泥规范化处置实施计划（2019~2019）的通知》 (5)1.2.5.飞灰 (5)1.3其它处置方式 (5)2.现状 (6)2.1.污泥掺烧工艺 (6)2.1.1.预处理 (6)2.1.2.焚烧 (9)2.1.3.烟气处理 (9)2.1.4.余热利用 (11)2.2.《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB 18485—2014) (11)2.3.焚烧炉型的对比 (12)2.4.主要对流化床焚烧炉做简单介绍： (13)2.5.污泥干燥机厂家 (14)2.6.污泥焚烧炉厂家 (14)2.7.雾化器 (15)3.污泥掺烧的评估 (15)3.1.污泥掺烧对机组运行影响分析 (15)3.1.1. 大型燃煤电站锅炉协同处置污泥的试验研究——浙江大学-2013 (16)3.1.2. 300MW电站锅炉污泥掺烧比例对锅炉性能的影响-国网湖南省电力科学研究院-2018 (16)3.1.3. 电厂污泥掺烧过程中元素迁移特性研究-中国科学院城市环境研究所-2017 (17)3.1.4. 300Mw等级燃煤电站锅炉污泥掺烧的试验研究-上海电力股份有限公司-2015 (17)3.1.5. 100MW 燃煤锅炉污泥掺烧试验与数值模拟-华中科技大学煤燃烧国家重点实验室-2015 (17)3.1.6. 火力发电厂污泥掺烧技术应用-国网湖南省电力有限公司电力科学研究院-2019 (18)3.2.经济分析 (19)3.2.1.华能临沂电厂 (19)3.2.2.山东省某水污泥掺烧项目 (19)3.3. 电厂掺烧污泥存在的问题与思考-上海投资咨询公司-2020 (20)3.4污泥脱水指标 (21)4.掺烧案例 (23)4.1. 浙江省杭州市萧山污泥项目 (23)4.2. 广州华润热电有限公司300吨/日污泥干化项目 (23)4.3.河北省石家庄市辛集市1308吨/日污泥集中焚烧发电项目 (23)4.4.上海石洞口污泥焚烧厂 (24)4.5.重庆市珞璜600吨/日污泥热干化工程案例 (24)5.建议及结论 (25)1.背景1.1.污泥现状及问题我国在污水厂建设中长期以来重水轻泥，在污水运行中产生的大量污泥有80%未经稳定化处理，在2016年污泥总量近300万吨，预计2020年我国污泥产量将土突破6000万吨污泥中含有恶臭体、病原体等污染物从污水转移到陆地，导致污染物再次扩散，目前处置方式中土地填埋占63%，污泥好氧发酵+农用占13.5%，污泥自然干化综合利用占5.4%，污泥焚烧占1.8%，污泥漏天堆放和外运各占1.8%和14.4%。
研究探讨城市生活垃圾与污泥混烧技术
研究探讨城市生活垃圾与污泥混烧技术摘要：借鉴发达国家垃圾和污泥在垃圾焚烧发电厂混烧的经验，我国也在进行垃圾和污泥混烧尝试。
介绍炉排式垃圾焚烧锅炉对垃圾和污泥混烧试验的研讨。
关键词：垃圾；污泥；成分；混烧；试验随着城市化和工业化进程的加快，垃圾和污泥大幅增加。
污泥如何处理，成为世界环保领域的一大难题。
垃圾和污泥对人居住坏境和生活已经产生了危害。
垃圾处理方式有焚烧、填埋、堆肥等，污泥采用填埋或湿污泥干燥后再用流化床焚烧处理方式。
垃圾和污泥混烧是好的出路。
国内大型垃圾炉排锅炉技术日益成熟、完善、推广、应用。
把污泥送到垃圾焚烧炉里混烧，达到减量、减重、杀菌消毒之目的，彻底消除传统污泥填埋给环境安全带来潜在威胁。
垃圾和污泥混烧技术虽然难度较大，但可实现垃圾掺烧污泥的规模性、标准性及环保和经济效益。
是一种真正“以废制废'好方法”。
该技术必将普遍推广。
1.垃圾和污泥的组分和特性1.1垃圾组分和特性城市生活垃圾的组分和特性与居民生活生水平、习惯有关；垃圾分类、收集与季节、气候等有关。
各含量占垃圾总量分别为：可燃成分10-25%、含水率为35-60%、垃圾热值3135-5120kj/kg。
随着城市居民增多和经济的发展，垃圾可燃成分热值越来越高。
因此，垃圾焚烧发电是当前既解决环保难题又有经济效益的好方法。
1.2污泥组分和特性污泥成分复杂，含水率高75%-85% （呈半流态，具有流动性），经处理含水率降为72-75%；无机物占污泥50%以上，由矿物盐、石灰、砂、灰分等纽成；有机物含量在55-785%之间，由碳水化合物、脂肪、蛋白质、多种微生物群体，碳水化合物等组成，污泥pH值5.5-7.5。
2.垃圾焚烧的主要过程垃圾焚烧主要过程是垃圾经运输车辆卸入垃圾贮坑，垃圾经搅拌、堆酵，满足规定时间后由抓斗送入料斗到给料器，给料器将垃圾推到炉排上。
垃圾在炉排上按规定燃烧，在炉排翻动和垃圾自重力作用下，按规定速度向下翻动，垃圾在炉排上经过预热区、燃烧区和燃烬区，完成燃烧过程。
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城市污水污泥掺烧的研究1 引言随着污水排放标准的日趋严格及污水处理设施的不断发展, 污泥的产量大幅增加的同时, 浓缩在其中的重金属、致病微生物及难降解的有机物等有毒有害物质的种类和数量也急剧增加.据统计, 2015年中国城市污水污泥的年产量超过3000×104 t, 这些污泥的成分复杂、含水率高、不稳定且较易腐化, 急需进行有效的处理处置.与卫生填埋、用作农肥、热解等传统的污泥处理处置方法相比, 焚烧法具有减量化、无害化、快速化且可回收能源等优点而具有广阔的应用前景, 其处理方式包括单独焚烧和掺烧.我国环保部出台的《城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南(试行)》(2010年)及《污水处理厂污泥处理处置最佳可行技术导则(征求意见稿)》(2008年)中明确把污泥焚烧作为我国污泥处理处置最佳可行技术之一, 但目前各类机械脱水后污泥具有高水分、高灰分、高粘度、低热值的特点, 导致污泥单独焚烧具有焚烧不彻底、挥发分不易析出等缺点, 因此, 急需开展污泥的掺烧实验研究.为了获得污泥掺烧过程的燃烧特性, 国内外学者多采用热重分析法对不同来源、不同混合比污泥及其与生物质的混燃特性进行研究.刘敬勇和孙水裕研究表明不同来源的污泥燃烧性能与污水处理厂水处理工艺、污泥种类及其理化性质有关; 李洋洋等指出煤中加入一定比例干污泥后可以改善其着火性能; 廖艳芬等指出生物质脱灰后其着火性能明显改善; 宁寻安等研究表明印染污泥和木屑混燃后其综合燃烧特性指数增大; Xie和Ma发现造纸污泥掺烧秸秆可以改善其燃烧性能.可见, 污泥中掺烧生物质可以改善污泥的燃烧性能.在众多的生物质中, 咖啡渣含有脂肪酸、木质素、纤维素和半纤维素等有机物.目前，全世界每年咖啡渣产量约600×104 t, 其研究主要集中于提炼生物柴油、提取甘露聚糖和聚羟基脂肪酸、制备生物质活性炭等资源综合利用方面.由于咖啡渣中生物油含量高达15%, 因此其被视为新一代极具潜力的生物质能源.前期已有研究表明咖啡渣具有灰分低、有机质含量高、热值高等特点, 且咖啡渣的固定碳燃烧较松木和无烟煤容易.但是, 目前咖啡渣用来燃烧或掺烧获得能源的研究却鲜见报道.基于此, 本文选取污泥及掺烧物料咖啡渣为研究对象, 进行两者之间的混燃实验, 重点探讨不同升温速率、不同混合比以及不同气氛条件下污泥与咖啡渣的单一样及其混合试样的燃烧特性, 计算了其混燃的各类综合燃烧特性指数, 并采用Coats-Redfern积分法进行燃烧动力学关键参数求解, 建立其燃烧动力学模型, 研究结果可为污泥与生物质混烧工艺设计及掺烧工况运行提供指导, 同时为咖啡渣的有效处理处置及协同处理提供新的思路.2 材料与方法2.1 试样本文所采用的咖啡渣取自广州市某速溶咖啡加工厂, 污泥为广州市某大型污水处理厂的终端脱水污泥, 取回的样品放在阴凉通风处晾干后用破碎机破碎, 然后经过玛瑙研钵研磨、筛分, 使粒径小于200目.筛分后样品采用恒温烘干箱在105 ℃下干燥24 h.混合样为污泥、咖啡渣按照4种不同比例混合而成, 其中咖啡渣在混合样中的质量分数分别为10%、20%、30%、40%.试样的工业分析采用GB/T28731—2012《固体生物质燃料工业分析方法》, 样品的元素分析和工业分析结果见表 1.表 1 污泥和咖啡渣的元素分析和工业分析2.2 实验装置热重实验装置采用德国生产的热综合分析仪(NETZSCH Simultaneous Thermal Analyzer STA 409PC Luxx), 可获得试样的TG及DTG曲线, 其主要技术指标如下:测量温度范围为室温至1400 ℃; 最大试样量:1000 mg;热天平精度为1 μg; 升温速率为0~20 ℃·min-1; 实验气氛为空气、富氧气氛(VO2:VCO2=2:8).2.3 实验条件样品研磨至粒度小于200目, 然后按照要求进行充分混合.实验温度范围为25~1000 ℃, 以3种升温速率(10、15、20 ℃·min-1)进行升温, 燃烧气氛为空气气氛及富氧气氛(V(O2):V(N2)=2:8), 载气流量为50 mL·min-1.每次取试样质量为(10±0.5)mg.为了减小实验误差, 每次热重实验都需扣除空白影响, 并在同批次样品中抽取1个样品进行3次重复实验以进行数据监控.3 结果与讨论3.1 燃烧特性曲线分析3.1.1 污泥及咖啡渣单一样品的热重曲线分析从图 1a可以看出, 污泥燃烧过程中的失重主要分为3个阶段:第一阶段为水分蒸发阶段(30~185 ℃), 占总失重的9.32%, 主要是污泥中结合水的析出; 第二阶段为挥发分的析出和燃烧(185~401 ℃), 占总失重的47.24%, 主要是由于污泥中易挥发分及可降解有机物等物质的析出和燃烧过程, 该阶段DTG曲线存在一个明显的失重峰, 并当温度>330 ℃存在一个明显的侧峰.呈现这种侧峰现象的原因应该是污泥中所含挥发分化学键的强弱不一导致燃烧的难易程度的不同.第三阶段为挥发分和固定碳的燃尽(401~636 ℃), 占总失重的40.49%, 此时易挥发性组分以及可降解有机物燃烧基本完成, 难挥发性组分开始析出燃烧, 同时炉内的氧气缓慢渗透到达固定碳表面, 固定碳开始燃烧, 直至难挥发分分解完成, 炉内氧气充分与固定碳表面接触, 固定碳开始迅速燃烧并燃尽.由图 1b可知, 咖啡渣的TG-DTG曲线与污泥相比有明显区别, 主要分为2个阶段, 第一阶段为挥发分的析出与燃烧(200~340 ℃), 即主挥发分析出区, 该阶段失重率高, 占总失重的55.79%, 其失重峰对应的温度为300.2 ℃, 主要是半纤维素的分解; 第二阶段为挥发分的燃尽与固定碳的燃烧(410~465 ℃), 占总失重的27.08%.第二失重峰对应的温度为428.8 ℃, 主要是纤维素燃烧与焦炭化.图 1升温速率为20 ℃·min-1时单一污泥和咖啡渣燃烧的TG和DTG曲线(a.污泥; b.咖啡渣)对比图 1中a、b可以看出, 咖啡渣的挥发分及固定碳燃烧两个阶段的失重速率峰值都比污泥大, 并且两个失重峰对应的温度区间、最终剩余质量百分数都明显比污泥小, 这说明与污泥相比, 咖啡渣燃烧过程中其挥发分的释放及燃烧更加集中, 且咖啡渣燃烧更彻底更充分.主要原因可能是咖啡渣的主要可燃成分为油脂、纤维素、木质素等成分, 且有机质含量高, 灰分含量远低于污泥.另外, 根据图 1中TG和DTG曲线确定污泥和咖啡渣的着火温度和燃尽温度(试样失重占总失重的98%时对应的温度), 求得污泥的着火温度和燃尽温度分别为236.0 ℃和630.1 ℃, 咖啡渣的着火温度和燃尽温度分别为283.1 ℃和481.2 ℃.污泥的燃尽温度比咖啡渣高148.9 ℃, 说明污泥相比咖啡渣含有较难燃尽的物质.由表 1工业分析可知, 咖啡渣的灰分含量比污泥低, 挥发分含量比污泥高, 但污泥的着火温度却比咖啡渣的低47.1 ℃, 主要原因是污泥主要成分为低级的有机物, 其结构简单且经过生物氧化后在高温下易分解.3.1.2 不同升温速率条件下污泥及咖啡渣单一样品的热重曲线分析图 2为单一污泥和咖啡渣试样在空气气氛下, 升温速率分别为10、15和20 ℃·min-1的燃烧曲线.由图 1a可知, 随着升温速率的升高, 污泥的DTG曲线向高温区偏移, 峰值增大, 燃烧区间变宽, 燃烧失重速率变大, 达到相同失重所需时间减少.结合表 2可知, 升温速率由10 ℃·min-1增加到20 ℃·min-1, 污泥的燃尽时间由59.0 min缩短至31.3 min, 并且达到最大失重速率所需时间和着火时间分别减少12.3 min和9.3 min.这主要是因为升温速率的提高, 一方面使试样燃烧反应时间减少, 反应变得更加剧烈; 另一方面试样内外层温度差别增大, 传热传质受到限制, 导致DTG曲线向高温区偏移.图 2不同升温速率下污泥和咖啡渣的TG和DTG曲线(a.污泥; b.咖啡渣)表 2 不同升温速率下污泥和咖啡渣的燃烧特征特性参数由图 2b可以看出, 不同升温速率下咖啡渣的DTG曲线比较接近.比较TG曲线最终走向, 不同升温速率对最终残留率的影响很小, 当升温速率为10 ℃·min-1时, 试样的最终剩余质量百分数与15、20 ℃·min-1时相比, 仅相差约0.6%, 而对燃尽时间影响较大.结合表 2可知, 咖啡渣的峰值温度随着升温速率的升高而升高, 整个分解过程随着升温速率的升高而延迟, 主要是热传递限制和动力学作用的结果.升温速率为20 ℃·min-1时咖啡渣的燃尽时间比10 ℃·min-1时缩短19 min.这主要是因为升温速率越高, 反应进行得越快, 试样达到燃烧温度所需的时间变短.另外, 当升温速率增加, 颗粒与颗粒之间、颗粒内外层之间传热温差与温度梯度均受到影响, 颗粒内外温差变大, 释放出的挥发分扩散受阻, 影响燃烧的进行, 部分可燃质需在更高的温度下逸出, 并且反应温度、挥发分的析出和氧气的扩散浓度等因素的作用又导致了燃烧过程的不同.3.1.3 污泥与咖啡渣混合样品的热重曲线分析在空气气氛、升温速率为20 ℃·min-1的条件下, 污泥中加入不同比例(10%、20%、30%、40%)的咖啡渣后混合样品的热重曲线见图 3.由图 3可知, 随着咖啡渣掺烧比的增加, 混合物的燃烧特征曲线呈现出由污泥向咖啡渣变化的趋势.混合试样的TG曲线在185~390 ℃温度区间存在一个明显的失重区域, DTG曲线的最大失重速率随着咖啡渣混合比例的增加而增大, 且污泥与咖啡渣混烧的最大失重速率比单一污泥时高, 比单一咖啡渣时低, 这说明污泥中掺烧咖啡渣提高了污泥的最大失重速率, 使混合试样的挥发分析出和燃烧阶段更剧烈, 其原因应该是当污泥中掺烧咖啡渣时, 混合试样的挥发分含量高于单一污泥试样的挥发分含量.随着咖啡渣混合比例的增加, 混烧试样的第2个失重速率峰也随之增大, 且其第2失重峰对应的温度有所提前, 这应该是因为污泥中掺烧咖啡渣能使污泥中挥发分的燃烧反应速率增快, 从而促使污泥中的难燃有机物提前与空气中的氧气混合燃烧.图 3污泥与咖啡渣混燃的TG和DTG曲线(a.污泥; b.咖啡渣)根据表 3可知, 污泥中掺烧咖啡渣时, 混合试样的着火温度随着咖啡渣掺烧比例的增加而增加, 以掺烧比为40%为例, 分别比30%、20%、10%升高了9.1、17.0、29.0 ℃, 比单一污泥样升高35 ℃, 这是由于污泥中的可燃基挥发性组分与咖啡渣中的挥发分成分有所不同, 污泥中挥发分与咖啡渣中挥发分相比, 能在更低的温度下着火燃烧.当咖啡渣掺烧比为10%、20%、30%、40%时, 对应的燃尽温度分别为612.9、593.0、587.3、570.0 ℃, 混合试样的燃尽温度比单一污泥样大、比单一咖啡渣试样小, 且咖啡渣掺烧比由10%增加到40%时, 混合物的燃尽时间由30.5 min缩短到28.3 min, 小于单一污泥样的燃尽时间, 表明在污泥中添加咖啡渣有利于改善污泥的燃尽性能.表 3 升温速率为20 ℃·min-1时试样的特性参数3.1.4 不同气氛对比分析本文选取升温速率为20 ℃·min-1、污泥与咖啡渣混合比例为7:3时, 在空气(V(O2):V(N2)=2:8)和O2/CO2(V(O2):V(CO2)=2:8)两种不同气氛下进行热重实验, 所得TG-DTG曲线如图 4所示, 以对比分析混合试样在两种不同气氛下的燃烧特性.从图 4可以看出, 相对于空气(O2/N2)气氛来讲, 试样在O2/CO2燃烧气氛中, 其燃烧的TG和DTG曲线向高温偏移, 试样最终剩余质量百分数变大, 且峰高变小.结合表 3可知, 试样在O2/CO2气氛下燃烧时的燃尽温度比O2/N2时高9.3 ℃.当混合物分别在O2/CO2、O2/N2气氛中燃烧时, 其对应的最大失重速率为7.89%·min-1、8.87%·min-1, 与空气气氛相比, 试样在O2/CO2气氛中燃烧时的最大失重速率变小而燃尽时间变长, 说明与O2/N2气氛相比,O2/CO2气氛对混合试样燃烧反应有一定的抑制作用, 这是由于与N2相比, CO2具有更高的密度和比热容(Riaza et al., 2012).图 4不同气氛下污泥与咖啡渣混燃的TG和DTG曲线(a.污泥; b.咖啡渣)3.2 燃烧特征指数计算及分析3.2.1 挥发分释放特性指数D在试样的燃烧过程中, 挥发分的析出直接影响试样的着火温度, 所以, 本文通过计算挥发分释放特性指数D对试样燃烧过程中挥发分的析出情况进行分析.其表达式见方程(1), 数据计算结果见表 4.(1)表 4 试样的特性参数式中, (dω/dτ)max为最大燃烧速率(mg·min-1), 即挥发分最大释放速度峰值; Tmax 为峰值温度(K); ΔT1/2为(dω/dτ)/(dω/dτ)max=1/2对应的温度区间, 即半峰宽温度(℃).根据表 4可知, 以升温速率20 ℃·min-1为例, 单一污泥试样的挥发分释放特性指数D为1.733×10-9 mg·min-1·K-3, 比咖啡渣的挥发分释放特性指数低了一个数量级.升温速率由10 ℃·min-1提高到20 ℃·min-1, 污泥的D值由1.733×10-9 mg·min-1·K-3增加到3.319×10-9 mg·min-1·K-3, 咖啡渣的D值由2.918×10-8增加到4.515×10-8 mg·min-1·K-3, 说明适当提高升温速率有助于挥发分的析出.当污泥与咖啡渣混烧时, 混合试样的D值比单一污泥试样低, 比单一咖啡渣试样高, 并随着咖啡渣掺烧比例的增加而增加.另外, 试样在空气(O2/N2)气氛中的D值比在O2/CO2气氛中大.因此, 在空气气氛中, 污泥中掺加一定比例的咖啡渣有利于改善污泥的燃烧性能.3.2.2 可燃性指数C另外, 为更进一步评价试样的燃烧稳定性情况, 引入可燃性指数C来表征试样的整体燃烧特性, 其表达式见方程(2), 数据计算结果见表 4.(2)由表 4可以看出, 污泥的可燃性指数C在8.089×10-7~15.065×10-7 mg·min-1·K-2之间, 而咖啡渣的可燃性指数在8.562×10-6~13.609×10-6 mg·min-1·K-2之间, 比污泥的C值(10-7)高一个数量级, 这表明咖啡渣的燃烧着火稳定性能优于污泥.随着升温速率的提高, 单一污泥和咖啡渣试样的C值都呈上升的趋势.在混燃试样中, 当咖啡渣掺烧比例由10%增加到40%时, 混合试样的可燃性指数由1.992×10-6 mg·min-1·K-2增加到4.001×10-6 mg·min-1·K-2, 且当N2代替CO2时, C值由2.766×10-6 mg·min-1·K-2增加3.051×10-6 mg·min-1·K-2, 所以, 污泥与咖啡渣在空气气氛中混燃时可以提高燃料的可燃性, 使其着火性能更加稳定.3.2.3 燃尽指数Cb燃尽特性是表征可燃物燃烧性能的一个重要指标, 本文引入燃尽指数Cb来描述试样的燃尽特性, 其表达式见方程(3), Cb的计算数据见表 4.(3)式中, f1为TG曲线上着火点对应的试样失重量与试样中可燃质含量的比值; 将试样燃烧失重从开始到燃烧98%可燃质的时间定义为燃尽时间τ0, τ0时刻所对应的试样失重量与试样中可燃质含量的比值定义为总燃尽率f, 则后期燃尽率f2=f-f1.其中, f1反映了挥发分相对含量、试样着火特性的影响, f1越大, 试样可燃性越佳;f2反映了试样中碳的燃尽性能, 与含碳量、碳的存在形态等特性有关, f2越大, 试样的燃尽性能越佳, Cb计算数据见表 4.从表 4可以看出, 单一污泥和咖啡渣试样的燃尽指数Cb都随着升温速率的增加而增大, 表明适当升温有利于试样的燃尽, 改善燃料的燃尽性能.当污泥和咖啡渣混烧时, 随着咖啡渣掺烧比例的增加, 混合试样的Cb值呈上升的趋势.升温速率同为20 ℃·min-1时, 污泥和咖啡渣的Cb值分别为3.748×10-3 min-1和5.146×10-3 min-1, 而当咖啡渣混合比例为40%时, 混合试样的Cb值为5.298×10-3 min-1, 其数值并不是两者Cb值的简单叠加, 且高于污泥和咖啡渣单一试样的Cb值, 说明污泥与咖啡渣混燃时存在协同作用, 这可能与污泥和咖啡渣本身成分之间的耦合及污泥中碱土金属的催化作用有关.另外, 混合试样在O2/CO2气氛中燃烧时的Cb值小于在O2/N2气氛中, 说明O2/CO2气氛不利于燃料的燃尽.3.2.4 综合燃烧特性指数S为综合评价试样的燃烧情况, 引入更具代表性的综合燃烧特性指数S来表征试样的整体燃烧特性, 其表达式见方程(4), S的计算数据见表 4.(4)式中, (dw/dτ)max为最大燃烧速率(mg·min-1); (dw/dτ)mean为平均燃烧速率(mg·min-1), 其值越大, 表明燃尽越快; Ti为着火温度(K), 其值表明污泥中挥发分析出的难易程度; Th为燃尽温度(K), 定义为试样失重占总失重98%时对应的温度.由表 4可知, 以升温速率20 ℃·min-1为例, 单一污泥试样的综合燃烧特性指数S为20.406×10-11 mg2·min-2·K-3, 比咖啡渣的S值低了一个数量级.升温速率由10 ℃·min-1提高到20 ℃·min-1, 污泥的S值由5.948×10-11 mg2·min-2·K-3增加到20.406×10-11 mg2·min-2·K-3, 咖啡渣的S值由149.691×10-11 mg2·min-2·K-3增加到456.578×10-11 mg·min-1·K-3, 说明试样在较高的升温速率下具有良好的综合燃烧特性.污泥与咖啡渣混烧时, 混合试样的S值随着咖啡渣掺烧比例的增加而增大.因此, 咖啡渣的加入改善了污泥的燃烧性能, 且混合样的燃烧特性随着咖啡渣混合比的增加而变佳.在O2/CO2气氛下燃烧时的S值比在空气气氛(O2/N2)时小5.532×10-11 mg2·min-2·K-3, 说明O2/CO2气氛抑制混合试样的燃烧.3.3 燃烧动力学方程求解为了描述污泥与咖啡渣混燃时的动力学过程, 引入Coats-Redfern积分法对试样的燃烧动力学参数进行求解, 并通过分析污泥与咖啡渣混燃时所需的活化能为工程实际应用提供一个合适的混合比例.污泥与咖啡渣的燃烧动力学反应方程式为(5)式中, α为转化率, α=(m0-m)/(m0-m∞), m代表试样的质量, 下标0与∞分别表示反应初始与最终状态; E为活化能(J·mol-1); R为理想气体常数, 8.314 J·mol-1·K-1; t、T和A分别为反应进行到α时对应的时间、温度和频率因子(min-1); f(α)为与燃烧机理相关的函数.经过整理得到：(6)(7) 式中, φ为升温速率(℃·min-1), φ=dT/dt; n为反应级数, 令, 因为>>1, 1-≈1, a的值近似看做常数, 令, 则有Y=a+bX, 由上式作图求出该直线的斜率, 进而通过斜率可求出活化能E, 截距中包含频率因子A.假设试样由3部分物质(即易挥发分、难挥发分和固定碳)组成, 从污泥、咖啡渣及其混合物燃烧的宏观动力学角度, 把失重过程的各个阶段看成是独立、连续、平行的反应, 各部分物质在升温过程中单独进行反应(温俊明等, 2004).在整理实验数据时发现, 无论是单步反应还是多步反应, 在每步反应中, 第一阶段DTG峰值两侧的反应机理不同.以污泥在升温速率为10 ℃·min-1时燃烧为例, 分别在不同的反应机理下将各个阶段峰前后的横纵坐标数据代入后进行数据拟合(n分别取0.5、1.0、1.5、2.0), 拟合结果见图 5, 比较不同反应机理的可决系数R2值的大小从而确定燃烧动力学方程和活化能E.图 5污泥在升温速率为10 ℃·min-1时挥发分第一失重峰的燃烧动力学拟合曲线在燃烧动力学参数中, 活化能是一个非常重要的参数, 是指化学反应中, 反应物分子由初始稳定状态变为活化分子所需的最小能量, 它比着火温度更能从本质上描述试样的着火性能.按照上述方法可得, 试样在挥发分1峰前取反应级数n=0.5, 用 f(α)=(1-α)0.5来描述该阶段较为合理, 而其峰后以及挥发分和固定碳燃尽阶段的整个失重峰一般取n=2, 用f(α)=(1-α)2来描述其反应机理较为合适.各阶段拟合方程所得可决系数的平方值在0.965以上, 说明由此确定的反应级数较为合理.其中, 试样各个阶段拟合方程和所求动力学参数见表 5.由表 5可知, 试样的活化能随着燃烧进程的深入而增大, 在固定碳燃烧阶段, 污泥、咖啡渣及其混合试样的活化能均较高, 说明固定碳的燃烧需要较高的温度.表 5 试样燃烧时的动力学参数本文亦采用Cumming提出的质量平均表观活化能Em的概念和计算方法计算燃烧反应整体的表观活化能Em, 其定义如下:(8)式中, E1～En为各反应区段的表观活化能; F1～Fn为各反应区段的燃烧质量损失份额.除去初期在低温段受热失重的水分和着火前少量挥发分损失的质量, 各试样燃烧阶段失去的质量总和占总失重的80%以上, 可很好地模拟主要燃烧过程, 试样的质量平均表观活化能Em值如表 5所示.从表 5可以看出, 污泥单一试样的质量平均表观活化能Em(30.49~36.72 kJ·mol-1)比咖啡渣Em(63.07~118.90 kJ·mol-1)小, 这与污泥的着火温度低于咖啡渣相符合.随着升温速率的升高, 污泥、咖啡渣的单一试样的Em值呈现降低的趋势, 说明适当提高升温速率可使燃烧反应越易进行.另外, 咖啡渣与污泥在空气气氛下掺烧时, 随着咖啡渣掺烧比的增加, 混合试样的Em值增大, 与在O2/CO2气氛时相比, 咖啡渣掺烧比为30%时的混合试样在两种气氛下的Em值仅相差0.94 kJ·mol-1, 表明燃烧气氛(O2/N2和O2/CO2)对混合试样的Em值影响很小, 类似的结果在其他文献中也有报道.具体参见污水宝商城资料或更多相关技术文档。