普通工业垃圾燃烧特性实验研究

文章对以皮革、橡胶、布料、塑料等为主的轻工业垃圾,按照实际混合组成比例及相应的单一组分分别进行了燃烧特性实验研究。结果表明:皮革、布料、橡胶、塑料类燃料挥发分含量均较高,挥发分的析出都呈现连续、快速的特点,同时它们的混合物也具有良好的着火特性和燃烬特性。混合物质在热重分析仪中的燃烧特性是简单的单组分燃烧特性的叠加关系。     

城市生活垃圾热解和燃烧特性试验研究

用TG-DTG-DTA（热重-微分热重-差热）热分析联用技术研究了5种城市生活垃圾试样的热解和燃烧特性。考察水分和挥发分释放温度、着火温度、燃烧速率最大时温度、初始燃尽温度、最大燃烧速率和燃烧放热量等热解和燃烧特性参数;计算了热解过程和燃烧过程的动力学参数。结果表明,5种试样在热解和燃烧模式上存在差别,前段热解过程对后续燃烧过程影响明显,5种试样在热解和燃烧阶段都可用一级反应的动力学方程描述。     

污泥和煤混烧特性的热重分析法研究

为了解城市污泥和煤粉混烧的燃烧规律,利用热重分析法对兰坝煤粉和某城市污泥及两试样混合物的燃烧特性进行了研究.实验结果表明,在加热速度20℃·min-1、20～1200℃的温度范围内,污泥的热重曲线存在2个明显的失重区域.在混燃过程中,煤和城市污泥基本上保持了各自的挥发分析出特性,混合试样的燃烧曲线处于污泥和煤粉燃烧曲线之间.对实验数据进行分析处理,得到了反应动力学参数活化能E和频率因子A.在掺混比例较小时(污泥质量分数为20%)对煤的活性几乎没有什么影响;而掺混比例较大时(污泥质量分数为50%、80%),存在2个反应区间,在第一温度段(大约θ＜430℃)混合试样的反应特性类似于污泥,而在高温区段(θ＞430℃)混合试样的燃烧特性则类似于煤.     

城市污泥掺制水煤浆燃烧动力学特性

通过热重实验,分析了污泥、水煤浆的单-燃烧以及水煤浆中掺混不同比例城市污泥后混合浆的燃烧特性.结果表明.混合浆样的热分析曲线出现2个由挥发分析出的燃烧峰(分别对应250～380°C和380～570°C)与固定碳燃烧峰(570～680°C).混合浆样着火温度因污泥的掺人比水煤浆高约50℃,但随掺混比例的提高,最大燃烧速率及综合燃烧特性指数S增加,污泥的掺入使燃烧得到加强.采用积分法(Coats-Redfern方程)计算得到各阶段燃烧反应的机理方程及相应的动力学参数活化能E,表明活化能值的大小与试样的燃烧阶段是对应的.     

大粒径厨余垃圾水热碳化制备炭燃料

开展了不同温度条件（150～300℃）下大粒径（>2 cm）厨余垃圾水热碳化实验,研究了水热炭的理化性质、燃烧特性和关键元素迁移规律.实验结果表明,当水热温度过低,厨余垃圾颗粒尺寸影响水热碳化效果;大粒径厨余垃圾碳化需更高的水热温度;水热温度250～300℃产生的水热炭具有高热值(24.48～26.9 MJ·kg^-1)、高燃料比（0.44～0.56）、高含碳量（59.6%～65.6%）和低含灰量（8.51%～4.35%）的特点.随着水热温度提高,水热炭中碳含量升高、灰含量下降;水热炭的着火温度、燃烬温度、挥发分释放特性指数VI、可燃性指数CI和综合燃烧特性指数CP均上升,提高了燃烧稳定性;同时水热炭中K、Na浓度降低,有利于降低水热炭燃烧结焦;N、S在水热炭中分布比例下降,这将减少水热炭燃烧的烟气污染物排放.因此,水热碳化能实现大粒径厨余垃圾的燃料化利用.     

黑液水煤浆的燃烧和污染排放特性研究

针对造纸黑液的特点,提出应用水煤浆技术治理黑液的思路.该技术视黑液为资源,对黑液进行合理应用,从而达到了污水零排放目的.使用热天平对黑液水煤浆进行了热重分析.研究表明,黑液水煤浆具有着火点低、燃烬特性较好的燃烧特性.黑液水煤浆的工业炉燃烧试验表明,黑液水煤浆燃烧效率较高(为97 3 1% ) ,且燃烧后SO2 排放达标(SO2 排放浓度为67mg·m- 3) .     

热重法研究模化城市生活垃圾燃烧和热解特性

利用热重技术研究了模化城市生活垃圾(model municipal solid waste，MMSW)的热解和燃烧过程的特性。结果表明，在小于300℃的温度范围内，热解和燃烧的失重曲线基本一致，不同升温速率对失重特性有影响。利用分峰拟合处理技术对MMSW热处理过程的DSC曲线进行分析，发现MMSW燃烧和热解的失重特性基本上是所含物质失重特性的叠加。对MMSW热处理过程进行动力学分析，计算结果表明反应级数在1．2～1．8之间，化学反应的平均活化能在30～50kJ／mol之间。     

垃圾典型组分混合热解特性的实验研究

为揭示不同垃圾单组分对整体热解动力学特性的影响,通过自行设计的大物量热重分析装置就垃圾典型组分的混和热解特性进行了实验研究;并采用最小二乘法建立了热解反应动力学模型。并列出了双组分混合热解实验部分的实验结果及模型计算结果,两者吻合较好,为进一步建立垃圾综合热解神经网络模型奠定了基础。     

造纸污泥与褐煤混合燃烧特性及动力学研究

该文通过造纸污泥和褐煤的混合燃烧的热重实验,得到TG和DTG曲线,分析不同混合比例以及不同升温速率(10、20及40 K/min)对燃烧过程的影响,并对燃烧动力学模型的相关参数进行求解,得到了不同燃烧条件下的活化能。研究发现褐煤的燃烧过程有一个明显的失重峰,对应的工况为10 K/min升温速率,其最大失重速率为-7.6%,对应燃烧温度为403.3℃。污泥的燃烧过程分为挥发分和固定碳2个燃烧过程,分别出现在270~575℃和575~727℃之间,采用Coats-Redfern方程计算得到的活化能分别为82.47 kJ/mol和199.26 kJ/mol。污泥与褐煤混合燃烧时,混合试样的最大失重速率随升温速率的提高而增加。通过KAS等转化率及Coats-Redfern方程2种方法分析得出,污泥与褐煤混合燃烧时,污泥的加入可降低混合物着火所需的活化能,降低着火温度,改善燃烧过程。     

金属化合物对煤矸石燃烧动力学特性的影响

采用非等温热重分析法研究金属化合物对煤矸石燃烧动力学过程的影响，提出煤矸石挥发分析出过程的特性参数和反应动力学方程，并测算了反映煤矸石燃烧放热特性的差热峰面积指标．结果表明，掺加金属化合物可以降低煤矸石挥发分的初析温度，提高煤矸石的燃烧放热量和燃烬水平．     

广州城市污泥燃烧性能综合评价及其燃烧动力学模型

采集了广州5种不同来源城市污泥(分别为KFQ、DTS、LJ、LD和ZZ)及肇庆市1种污水污泥(ZQ),利用热重法对6种干污泥的单一样及两种干污泥的混合样在不同条件下进行了热重实验研究,并通过TG-DTG曲线计算了污泥燃烧的4个综合燃烧指数.研究发现,广州当前城市污泥具有高挥发分、低固定碳和低热值的特点.整个污泥燃烧可以分为水分析出、挥发分析出、挥发分燃烧和焦炭燃烧4个阶段,并且不同来源污泥这4个燃烧阶段差别较大,其中,挥发分的析出和燃烧制约着污泥的整个燃烧过程.不同来源污泥的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.从挥发分释放特性指数D、可燃性指数C、综合燃烧特性指数S来看,6种污泥中,LJ污泥燃烧性能最好,而LD污泥的燃烧性能最差.KFQ与ZZ污泥混合后,除D指数外,其他指数都变小,而升温速率过快,并不能显著提高污泥的综合燃烧性能.采用积分法(Coats-Redfern方程)计算得到各燃烧阶段的反应的机理方程及相应的活化能参数,发现活化能大小与污泥的燃烧阶段是相对应的.     

Thermogravimetric coupled with Fourier transform infrared analysis study on thermal treatment of monopotassium phosphate residue

In China, safe disposal of hazardous waste is more and more a necessity, urged by rapid economic development. The pyrolysis and combustion characteristics of a residue from producing monopotassium phosphate (monopotassium phosphate residue), considered as a hazardous waste, were studied using a thermogravimetric, coupled with Fourier transform infrared analyzer (TG-FTIR). Both pyrolysis and combustion runs can be subdivided into three stages: drying, thermal decomposition, and final devolatilization. The average weight loss rate during fast thermal decomposition stage in pyrolysis is higher than combustion. Acetic acid, methane, pentane, (acetyl) cyclopropane, 2,4,6-trichlorophenol, CO, and CO₂ were distinguished in the pyrolysis process, while CO₂ was the dominant combustion product.     

可燃垃圾与煤粉混合燃烧特性及动力学分析

采用热重分析法对可燃垃圾、煤粉及其混合燃料的燃烧特性进行了分析。研究结果表明:可燃垃圾的热重曲线在220~500℃内存在2个明显的失重区域,煤粉在300~600℃内只有1个失重区域。可燃垃圾着火性能较好,着火点为220℃,可燃垃圾与煤粉混烧时的着火点较可燃垃圾单独燃烧时略有提高,但明显低于煤粉单独燃烧时320℃的着火点。可燃垃圾和煤粉按照2:1、3:1、4:1、5:1混烧时,基本保持垃圾的着火特性,当可燃垃圾的掺混量 ≤ 80%时,可燃垃圾和煤粉混烧时两者之间存在明显的协同促进作用。可燃垃圾的综合燃烧特征指数为3.91×10-7/（min2·K3）,明显高于煤粉,可燃垃圾的添加能提高煤粉的综合燃烧性能,其中可燃垃圾:煤粉=4:1为掺混比例最佳。燃烧动力学分析结果表明:在220~330℃燃烧阶段,混合燃料的活性高于可燃垃圾,在320~570℃高温燃烧阶段,混合燃料的活性略低于可燃垃圾,但是远高于煤粉。可燃垃圾的掺烧量对2个燃烧阶段混合燃料的活性影响不大。     

不同来源污泥混燃特性及其综合燃烧性能评价

采集了广州两种生活污水污泥、两种工业污泥(印染污泥和造纸污泥),利用热重法对这4种不同来源的单一干污泥及混合污泥在不同条件下进行实验研究,同时计算了试样的4个燃烧特性指数,获得了污泥燃烧的动力学参数.实验结果表明,各污泥燃烧阶段主要分为水分析出、挥发分析出、固定碳的燃烧和无机盐类挥发分解4个阶段,其中挥发分的析出和燃烧制约着污泥燃烧整个过程.市政污泥S1与其他类污泥混烧过程中,各污泥有较明显的交互作用,其中市政污泥S1与其他3种污泥按照1∶1质量比混合后,其挥发特性指数D提高较明显,而综合燃烧特性指数S改变不明显.两种市政污泥8∶2质量比混合后,其混合样燃烧性能明显提高,其中综合燃烧指数提高接近2倍.采用积分法(Coats-Redfern方程)计算得到各燃烧阶段反应的机理方程及相应的活化能参数,发现各试样燃烧反应级数不尽相同,其中市政污泥S1与其他污泥混合后活化能E普遍降低,与样品S2混燃的活化能降低最多,对燃烧最有利.     

污泥的热解动力学实验研究

利用热重分析法对扬子污水处理厂的污泥进行了热解动力学实验研究。实验结果表明：在20℃／min的升温速率下,热解过程中有3个失重速率较高的阶段,这3个阶段以挥发分的析出为主。通过Coats--Redfern指数积分法,求解了这3个阶段的化学反应动力学参数——频率因子A和活化能E,最后得到污泥的热解动力学方程。     

污泥与煤在CO2/O2及N2/O2气氛条件下的混燃特性分析

采集了广州具有代表性的市政污泥,利用热重法对单一污泥、煤及其混合样品在CO_2/O_2及N_2/O_2气氛条件下进行了TG(热重)实验,同时计算了污泥和煤的4个燃烧特性指数,获得了燃烧的动力学参数.实验结果表明,污泥燃烧有4个燃烧阶段,包括水分析出、挥发分析出与燃烧、固定碳的燃烧和无机盐类挥发分解,其中,挥发分析出与燃烧是污泥燃烧的主要阶段;煤掺烧污泥可以提高煤的着火性能.在CO_2/O_2及N_2/O_2燃烧气氛下,增加O_2浓度,污泥与煤混合样的热重曲线整体向低温区移动,微商热重曲线峰值增大,峰宽变小,燃烧性能增强.在CO_2/O_2气氛下,O_2浓度从30%增加到60%时,污泥的挥发分释放特性指数D、可燃性指数C、燃尽指数Cb、综合燃烧特性指数S分别增加了45%、12%、18%、6%.相同O_2浓度条件下,污泥与煤在CO_2/O_2气氛下的着火性能较N_2/O_2气氛滞后,最大峰值变小,高浓度的CO_2抑制其混合样的燃烧.采用Coats-Redfern方程计算得到3个燃烧阶段反应的动力学参数,其中,增加O_2浓度,污泥与煤混合样品的质量平均表观反应活化能Em减小,并且O_2浓度越高越有利于燃烧反应的进行.污泥与煤混合燃烧取n=2可以对挥发分燃烧与固定碳燃尽峰峰前与峰后的反应模型进行描述.     

城市干污泥与水葫芦的混燃特性分析

对广州城市干污泥与水葫芦的单一及混合样进行了热重实验,通过TG-DTG曲线计算了不同焚烧条件下其混燃特性指数,建立了其掺烧的动力学方程.结果表明,污泥单独燃烧曲线分为水分析出、挥发分的析出和燃烧、次挥发分及固定碳的燃尽、残留物的燃烧和分解4个过程,其中,挥发分的析出和燃烧是污泥燃烧的主要控制阶段;水葫芦的燃烧则分为水分析出、挥发分析出燃烧、固定碳燃烧、残留物质的燃烧和分解.污泥添加10%~40%水葫芦后,其燃烧性能得到改善,其中,着火点Ti有所升高,挥发特性指数D及综合燃烧特性指数S分别增加了0.22~1.06、0.10~0.92倍.随着水葫芦的添加量增加,污泥挥发分析出及燃烧更加激烈,污泥和水葫芦混燃过程中出现较强的协同交互作用.相对于空气气氛,在富氧(V(CO2)/V(O2)=8/2)条件下,混合试样的燃烧受到抑制.采用积分法(Coats-Redfern方程)计算得到污泥的质量平均表观活化能(Em)在32.09~34.70 k J·mol-1之间,水葫芦的Em在30.56~51.63 k J·mol-1之间,而混合试样的Em在22.44~28.40 k J·mol-1之间,污泥与水葫芦混燃其Em有所降低,与燃烧特性指数的增加是相对应的.第一挥发分峰前取n=0.5、第一挥发分峰后及其他峰取n=2可描述各燃烧阶段的反应机理.     

典型农药废盐热处理特性及适用性

随着我国农药行业的迅速发展,农药废盐的管理和无害化处置已经成为亟待解决的环境问题.为了解决农药废盐热处理适用性的问题,推进废盐热处理工业化进程,选择盐城某企业典型农药废盐开展热重试验和动力学模型研究,分析废盐的热处理特性;基于热重试验和动力模型获取的优化参数,进一步利用管式炉模拟试验研究循环流化床焚烧炉处置废盐的可行性.结果表明:该农药废盐热解和燃烧的失重过程相似,在升温过程中一直处于缓慢失重状态,但均只有一个明显的失重阶段.其中,热解的失重阶段为170~298℃,700℃时减重率达到84.08%,燃烧的失重阶段为194~315℃,700℃时减重率达到81.45%,为了使废盐充分反应,根据热重结果确定热处理温度为350℃.热处理动力学分析表明,燃烧和热解在失重阶段反应机理相同,氧气的存在可以促进废盐的热处理过程,确定了热处理的组分为空气组分,该农药废盐属于低热值成分复杂的固体废物.在上述条件下,利用管式炉模拟试验进一步优化了废盐的热处理条件为温度350℃、停留时间45 min、空气组分、空气流量40 mL/min.对热处理后的残留物及烟气进行GC/MS分析发现,热处理法可有效降低废盐中有机污染物含量,烟气中有害物质以苯系物为主,含有少量氯苯及氯代烃类有机物.研究显示,经过管式炉热处理试验后,废盐中有机污染物的去除率达82.93%,可以有效降低有机污染物含量,从而验证了该类废盐热处理的适用性.      

典型农药废盐热处理过程动力学特征

为了探究农药废盐热处理适宜性,采用热重分析法结合动力学模型分别对3种典型农药废盐--咪鲜胺、烟嘧磺隆和草甘膦废盐进行研究.试验结果表明咪鲜胺废盐仅有一个明显失重阶段,温度高于600℃后质量基本不发生变化,烟嘧磺隆和草甘膦废盐有两个明显失重阶段,温度分别高于300℃和450℃后失重速率明显变缓,三种废盐的明显失重温度和减重率均不相同,说明不同类型废盐的热解/燃烧特性存在明显差异;3种废盐各自的燃烧和热解的失重过程均较为相似,说明氧气的存在不会对热处理过程产生影响.并结合热处理动力学参数可知,废盐的热处理是复杂的反应过程,烟嘧磺隆废盐燃烧和热解所需活化能相近为0.297~5.894kJ/mol,热处理过程最容易发生,咪鲜胺和草甘膦废盐燃烧的活化能低于热解活化能,说明氧气会促进咪鲜胺和草甘膦废盐的热处理过程,废盐的热处理在空气气氛下即可.