污泥与煤混烧成灰及结渣特性研究

论文摘要

污水污泥是城市污水处理及废水处理不可避免的副产品,产量巨大。将其与煤混燃,既充分利用了污泥的热值,又节约煤炭资源。然而,电站锅炉的受热面的结渣问题普遍存在,是目前危机锅炉安全经济运行的一大难题。结渣是个十分复杂的过程,既和燃料特性有关,也和锅炉结构、运行条件有关,但最主要的还是燃料特性。故本文将从污泥与煤混烧成灰、熔融特性及结渣特性研究入手,对污泥与煤混烧进行研究,得出污泥与煤灰化的最佳温度和时间,二者在不同条件下的结渣程度,以期为电站混烧锅炉的设计运行提供参考。本文采用3个水厂的4种不同污泥分别进行灰成分、灰熔融和结渣特性分析。通过对不同灰化温度（530、600、700、815℃）,灰化时间（1.5、2、2.5、6h）,掺混比例（0、10、20、30、50、70、90、100%）对污泥与煤的灰样进行表观、成分和熔融性分析。结果表明:煤中的酸性物质含量较高,污泥中的碱性物质含量较高;灰化温度越高,污泥含量越低,灰样颜色越浅,酸性物质含量整体降低,碱性物质含量整体升高,灰熔点整体下降;实验得出污泥混煤的最佳灰化温度为700℃,污泥为575℃,灰化时间为1.5h。灰成分对灰熔点的影响为:由于与SiO2、Fe2O3、CaO等物质在低污泥含量时发生了助熔反应,Al2O3含量在16%20%之间的变化对混烧灰熔点的降低幅度影响很大;混烧灰中Fe2O3的含量较低在8%以下时对混烧灰熔点影响较大,在8%以上趋于平缓时,混烧灰熔点变化不大,温度差值随Fe2O3含量变化的增大而增大;CaO具有助熔作用,且含量大于4%时与Al2O3和SiO2发生了低温共熔现象,使得灰熔点升高速度降低。通过灰成分与灰熔点的计算,在条件:Fe2O3含量为417%,MgO为含量18%,CaO含量为0.19%,Al2O3含量为1320%,SiO2含量为3468%均满足的情况下,可以使用计算式ST=804.095+9.95SiO2+2.612Al2O3+9.927CaO-4.5Fe2O3-10.5MgO对污泥与煤混烧灰样的软化温度ST进行预测。对不同条件下的污泥与煤混烧进行结渣特性和微观物相分析。结果表明:污泥含量相同时,温度越高,结渣程度越严重;混烧温度相同时,污泥的结渣严重程度依次为满堂河污泥、回流污泥、仙女河污泥、北污消化污泥;同一温度下,20%污泥含量的样品的结渣程度较之污泥和煤要严重。温度对渣样的矿物影响非常大,石英表现最为明显。指向石英含量的衍射峰由铁法煤、消化泥、仙女河污泥、满堂河污泥依次减弱。石英、金红石等具有提高灰熔点的作用。黄铁矿、氧化铁、钙长石类、钠长石和微斜长石类均在污泥与煤混燃过程中起到了助熔作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 污水污泥的特点及产生
• 1.2 污泥的分类及危害
• 1.3 污泥的处理处置及焚烧研究现状
• 1.3.1 污泥的处理处置
• 1.3.2 焚烧研究现状
• 1.4 积灰结渣及危害
• 1.5 国内外研究现状
• 1.5.1 煤成灰及结渣特性的研究现状
• 1.5.2 泥煤混烧灰的研究
• 1.6 本文的工作背景和主要工作内容
• 第2章 实验装置和测试方法
• 2.1 实验样品的选取
• 2.2 实验样品的制备
• 2.2.1 制备样品实验仪器
• 2.2.2 样品制备方法
• 2.3 灰成分分析实验
• 2.3.1 灰成分分析实验仪器
• 2.3.2 灰样制备方法
• 2.3.3 灰成分分析实验方法
• 2.4 灰熔点测试
• 2.4.1 实验仪器
• 2.4.2 仪器性能
• 2.4.3 灰锥制备
• 2.4.4 实验步骤
• 2.5 积灰结渣实验
• 2.5.1 实验装置介绍
• 2.5.2 材料的选取及制备
• 2.6 微观形态分析实验
• 2.6.1 扫描电镜分析实验
• 2.6.2 X 射线衍射物相分析实验
• 第3章 污泥与煤混烧成灰特性研究
• 3.1 灰样的表象分析
• 3.1.1 成灰颜色分析
• 3.1.2 能谱分析推测泥煤灰成分
• 3.2 灰化时间对污泥成灰特性的影响
• 3.3 灰化温度对泥煤混烧成灰特性的影响
• 2O 和K₂0 的影响'>3.3.1 温度对Na₂O 和K₂0 的影响
• 2和Al₂O₃ 的影响'>3.3.2 温度对SiO₂和Al₂O₃的影响
• 2 的影响'>3.3.3 温度对TiO₂的影响
• 2O₃，CaO 和MgO 的影响'>3.3.4 温度对Fe₂O₃，CaO 和MgO 的影响
• 3.4 不同水厂污泥与煤混烧成灰特性分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 灰熔融特性实验研究
• 4.1 灰化温度对泥煤灰熔点的影响
• 4.2 污泥来源对灰熔融特性的影响
• 4.3 污泥掺混比例对灰熔融特性的影响
• 4.4 混烧灰熔融特性的主要影响因素
• 4.4.1 混烧灰中主要组分对灰熔融温度的影响
• 4.4.2 矿物组成对混烧灰熔融性的影响
• 4.5 本章小结
• 第5章 污泥混煤灰熔点计算
• 5.1 根据经验公式计算特征温度
• 5.1.1 FT 经验公式
• 5.1.2 ST 常用公式
• 5.2 根据回归方程计算
• 5.2.1 变形温度DT
• 5.2.2 软化温度ST
• 5.2.3 流动温度FT
• 5.3 软化温度ST 与碱酸比R=B/A 的关系式
• 5.3.1 消化污泥混煤灰的ST 与R 的关系
• 5.3.2 满堂河污泥混煤灰的ST 与R 的关系
• 5.3.3 仙女河污泥混煤灰的ST 与R 的关系
• 5.4 污泥与煤混烧灰ST 计算式
• 5.5 本章小结
• 第6章 沉降炉内灰烧结特性研究
• 6.1 炉内燃烧灰渣特性
• 6.2 煤结渣特性评判标准
• 6.3 温度对结渣程度的影响
• 6.3.1 不同温度混烧结渣样品的表观分析
• 6.3.2 不同温度混烧结渣样品的SEM 分析
• 6.3.3 不同温度混烧结渣样品的XRD 分析
• 6.4 污泥含量对结渣程度的影响
• 6.4.1 不同污泥含量结渣样品的表观分析
• 6.4.2 不同污泥含量结渣样品的SEM 分析
• 6.5 不同污泥的结渣程度
• 6.5.1 不同污泥结渣样品的表观分析
• 6.5.2 不同污泥结渣样品的SEM 分析
• 6.5.3 不同污泥结渣样品的XRD 分析
• 6.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文