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.     

城市污泥掺煤混烧特性及污染物排放研究

采用20 k W多功能沉降炉管开展了城市污泥掺煤混烧试验,着重研究不同含水率、不同比例污泥掺混条件下,混合燃料的燃烧特性和尾气污染物的排放情况。结果表明,污泥主要失重区间在180~520℃,存在两个失重阶段,是挥发分的析出和燃烧的过程,污泥掺煤混烧可以改善燃料的着火性能和燃尽性能。污泥掺烧后尾气中NO_x排放浓度没有明显的变化规律,为350~450 mg/m~3;SO_2排放浓度随污泥掺混的比例增加呈线性增加;掺混10%污泥(含水率为30%)后,尾气二恶英的浓度约为单煤焚烧的2.4倍。各类污染物经过锅炉尾气净化系统处置均能达标排放,且本实验中污泥的最佳掺混比例为20%。     

生物干化污泥混煤燃烧特性及污染物排放规律研究

从生物干化污泥处理厂和掺煤焚烧发电厂采集样品,对样品的热重特性、燃烧特征参数进行了分析测定,同时对干化污泥和煤不同质量比例的混合试样(煤样质量分数为0%、20%、30%和40%)进行燃烧特性试验,利用烟气分析仪检测了NO_x和SO_2排放规律。热重实验表明,生物干化污泥的着火温度为257~264℃,600℃时基本完全燃烧,综合燃烧特性指数与煤样相当,与煤样混烧可降低其着火点,改善综合燃烧性能。燃烧试验表明,生物干化污泥单独燃烧时NO_x和SO_2排放浓度较高,混烧可减少二次污染物排放。燃烧过程中氮氧化物主要为NO,生物干化污泥与煤混合样品呈现单峰排放的特征,在800~900℃燃烧时生物干化污泥挥发分的析出燃烧促进了煤样中焦炭氮的提前释放与燃烧;燃烧过程中SO_2呈现双峰排放特征。发电厂实际混烧利用时,可以通过提高燃烧温度、缩短焚烧停留时间,从而减少燃烧过程中二次污染物的总排放量。     

花生壳掺烧对市政污泥燃烧性能的影响

针对花生壳掺混对市政污泥燃烧性能的影响及污染气体的排放,分析了升温速率和花生壳掺混比例对燃烧过程的影响规律.结果表明,当花生壳掺混比例为40%时,升温速率从5℃/min增加到30℃/min,样品的综合燃烧性能指数增大6.9倍,挥发分释放特性指数增大4.5倍;当升温速率为30℃/min时,花生壳掺混比例从0%到40%,样品的综合燃烧性能指数增大1.7倍,挥发分释放特性指数增大5.6倍;因此花生壳的掺混能有效改善污泥的燃烧性能.非等温动力学拟合结果显示,随着花生壳掺混比例增大,样品的反应活化能从87.16kJ/mol下降到69.73kJ/mol,更有利于反应进行.污染气体实时监测结果显示,花生壳掺混比例从10%增加到40%,样品的NO排放峰值下降了60%,说明花生壳的掺入能够显著减少样品燃烧时污染气体的排放量.     

污泥和煤混烧过程中NO排放规律研究

本文利用单角炉研究了一种污泥和三种煤混烧时NO的排放规律.研究表明,神府烟煤和四川贫煤的NO质量浓度分布曲线呈双峰结构,印尼褐煤NO析出有前移趋势.含氮量和挥发分含量是影响NO生成的两个重要因素.三种煤与污泥混烧后NO排放规律与各自原煤的相近,主要体现出煤的特征.随污泥质量分数的增加,污泥和神府烟煤的混合物NO生成量呈现先上升后下降的趋势,而污泥和印尼褐煤的混合物最NO浓度反而逐渐下降.对于高挥发分和高含氮量的煤种,混烧污泥后有利于减少NO的排放.     

城市污泥与煤或玉米秆混烧特性及动力学研究

利用热重分析法对城市污泥分别与煤或玉米秆混烧特性进行研究。结果表明:城市污泥燃烧过程存在挥发分析出和燃烧阶段及挥发分和固定碳燃尽阶段两个主要失重区间。城市污泥着火温度低,燃烧温度范围宽,失重速率低,燃尽性能特性指数Cb和综合燃烧特性指数SN性能均低于煤和玉米秆。掺混煤或玉米秆燃烧会改善城市污泥的燃尽特性和综合燃烧特性。采用积分法(Coats-Redfern方程)计算各阶段燃烧反应的动力学参数。混合试样中污泥含量增加,挥发分燃烧阶段活化能减小,固定碳燃烧阶段活化能增加。     

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。     

超细煤粉在氧化条件下NOx的释放特性实验研究

采用DTG(热重/差热分析仪)和GC-MS(气相色谱质谱联用仪)对鹤岗煤超细化煤粉进行燃烧试验,分析了粒径、氧气浓度、升温速率对NOx释放的影响.结果表明,不同粒径的鹤岗煤在氧气浓度为20%的燃烧条件下,NOx的析出均为单峰曲线;粒径对煤粉燃烧NOx释放有重要影响,超细化煤粉可以减少NOx的排放;在5.10、20℃/min升温条件下,随升温速率的增大NO和NO2的析出量也增加,并且NO的最大析出速率对应的温度随着升温速率的提高也提高;随着燃烧气氛氧气浓度的增高,NOx的析出量相应增加,并且NOx的最大析出速率对应温度相应降低.     

煤中氟化物在燃烧产物中的分布特征

通过煤的灰化程序研究煤中氟在燃烧产物中的静态分布特征,并对不同燃烧方式的工业和电站锅炉燃烧时煤中氟化物在燃烧产物中的分布特征进行试验结果表明:煤中氟属于强挥发性元素,在煤灰中是非浓集的.煤粉炉燃煤过程中,煤中氟析出强度高,约有94.5%的氟以气态氟形式析出;层燃炉气态氟的析出率略有降低,约有80%的氟以气态氟形式析出.煤粉炉飞灰各级分粒子中氟元素的质量分数分布呈"单峰"型,峰值出现在74～104μm粒度级,约占飞灰总氟量的55%～60%.     

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.     

污泥与煤混烧动力学及常规污染物排放分析

采用热重分析法研究了不同污泥掺烧比例及不同加热速率时污泥与煤的热失重特性.探讨了掺烧污泥对煤燃烧特性的影响,分析了掺入污泥对煤的燃烧变化规律,并进行了动力学分析.结果表明,加热速率增加时,样品的失重速率增大,开始失重温度及最终燃尽温度升高.掺烧时的TG曲线在400~600℃时有一个明显的失重阶段.失重速率峰值随着掺烧比的提高而升高,对应的温度降低.掺烧污泥后的混合样品的燃烧温度范围比单一燃煤时少20~100℃.非等温动力学模型分析可得,少量的污泥与煤掺烧时所需的活化能与煤较接近,对煤的正常燃烧影响不大.不同比例掺烧时产生的烟气中NOx、SO2、CO2生成量及减排规律因N、S、C含量不同而各有差异.热重分析及模型分析法可以为不同理化特性的煤与污泥掺烧提供初始理论依据.     

采用热重分析法研究煤掺烧干污泥燃烧特性

利用热重分析法对干污泥和煤及二者混合样的燃烧特性进行了研究.结果表明,在空气介质、升温速率25℃/min、温度范围20~1000℃的情况下,干污泥分别在280℃、480℃出现2个失重峰,煤在500℃时出现1个失重峰.随着干污泥掺烧比增加,混合样失重速率峰值及最大燃烧速率值增大,出现温度提前.一定比例范围的干污泥掺烧可以改善煤的着火性能,有利于煤的稳定燃烧,燃料的可燃烧性指数增加,使燃烧特性改善,该指数介于干污泥和煤单一成分燃烧特性指数之间.     

燃煤电厂掺烧废弃物现状及环境管理建议

我国燃煤电厂掺烧废弃物进入了快速发展期,但也暴露出底数不清、现状不清等问题。基于文献调研和国家排污许可平台统计数据介绍了国内外燃煤电厂掺烧废弃物的现状。相较国外,目前我国燃煤电厂掺烧生物质的项目较少,以掺烧污泥为主,包括城市污水厂污泥以及各种工业污泥,烟气污染物排放标准交叉引用GB 13223—2011《火电厂大气污染物排放标准》、GB 18485—2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》、GB 18484—2001《危险废物焚烧污染控制标准》和地方排放标准等,烟气、粉煤灰等污染治理措施普遍沿用电厂原有技术路线。据此,全面梳理了现阶段我国燃煤电厂掺烧废弃物存在的无序掺烧、污染物管理与排放控制要求缺失、信息公开力度不够等环境管理问题,并提出了相应的对策建议。     

Evaluation of PCDD/Fs and metals emission from a circulating fluidized bed incinerator co-combusting sewage sludge with coal

The emission characteristics of polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans (PCDD/Fs) and heavy metals were evaluated during co-combustion of sewage sludge with coal from a circulating fluidized bed incinerator. The stack gas, slag and fly ash samples were sampled and analyzed. The gas-cleaning system consisted of electrostatic precipitators and a semi-dry scrubber. Results showed that the stack gas and fly ash exhibited mean dioxin levels of 9.4 pg I-TEQ/Nm 3 and 11.65 pg I-TEQ/g, respectively, and showed great similarities in congener profiles. By contrast, the slag presented a mean dioxin level of 0.15 pg I-TEQ/g and a remarkable difference in congener profiles compared with those of the stack gas and fly ash. Co-combusting sewage sludge with coal was able to reduce PCDD/Fs emissions significantly in comparison with sewage sludge mono-combustion. The leaching levels of Hg, Pb, Cd, Ni, Cr, Cu, and As in the fly ash and slag were much lower than the limits of the environmental protection standard in China. These suggest that the co-combustion of sewage sludge and coal is an advisable treatment method from an environmental perspective.     

污泥掺烧对燃煤电厂痕量元素排放特性影响

采用EPAMethod29方法、冷原子吸收光谱法和电感耦合等离子体质谱法采集和分析一台超低排放燃煤机组污泥掺烧前后的原燃料、烟气和副产物样品中各痕量元素浓度,研究污泥掺烧对燃煤电厂痕量元素排放特性的影响.结果表明:污泥中富含Zn、Cu元素,浓度分别是煤样中的18.81倍和17.64倍.污泥掺烧使掺配后入炉煤中痕量元素含量普遍升高.污泥掺烧前后整个系统、锅炉系统和全流程大气污染控制设施的痕量元素质量平衡率均在可接受范围内.污泥掺烧对痕量元素的分布特征无明显影响,随粉煤灰排放是痕量元素的主要排放去向.通过烟囱排放到大气环境的痕量元素排放量占比很小,不超过0.43%.污泥掺烧前后SCR入口烟气中痕量元素除Hg外主要以颗粒态形式存在.污泥掺烧后各痕量元素在粉煤灰和底渣中的相对富集系数未显著改变.经过全流程大气污染控制设施协同控制后,污泥掺烧前后烟囱总排口痕量元素排放浓度分别为0～12.76,0～14.97μg/m³.污泥掺烧后痕量元素排放浓度均满足美国燃煤发电机组有害大气污染物排放标准、上海市燃煤耦合污泥电厂大气污染排放标准和生态环境部生活垃圾焚烧污染控制标准的限值要求....     

Emission characteristics of dioxins, furans and polycyclic aromatic hydrocarbons during fluidized-bed combustion of sewage sludge

Pre-dried sewage sludge with high sulfur content was combusted in an electrically heated lab-scale fluidized-bed incinerator. The emission characteristics of polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDDs), polychlorinated dibenzofurans (PCDFs) and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) were studied. Coal and calcium oxide (CaO) were added during the sewage sludge combustion tests to optimize combustion conditions and control SO2 emission. The results indicated that the flue gases emitted during mono-combustion of sewage sludge were characterized by relatively high concentrations of SO2, NOx and organic pollutants, due to the high sulfur, nitrogen, and volatile matter content of sewage sludge. The total 16 USEPA priority PAHs and 2,3,7,8-substituted PCDD/Fs produced from sewage sludge combustion were found to be 106.14 g/m3 and 8955.93 pg/m3 in the flue gas, respectively. In the case of cocombustion with coal (msludge/mcoal = 1:1), the 16 PAHs and 2,3,7,8-substituted PCDD/Fs concentrations were markedly lower than those found during mono-combustion of sewage sludge. During co-combustion, a suppressant e ect of CaO on PCDD/Fs formation was observed.     

燃料特性对铁矿石烧结及烟气排放的影响

采用烧结杯试验,从固体燃烧角度出发,探究燃料结构和粒度对燃烧前锋温度及烧结气氛变化的影响。结果表明:随着燃料中煤粉比例逐渐提高(0~100%),烧结速度提高至4.32 mm/min,利用系数提高至0.13 t/(m2·h);转鼓强度先上升后下降,当煤粉比例为25%时,转鼓指数达到最高(58.4%);烟气中NO_x浓度与CO成分分别提高28.34 mg/m3和0.72%,CO能促进NO的还原反应,抑制NO_x生成。全煤条件下,随着煤粉粒径<1 mm的质量分数由50%降低到10%,烟气中NO_x降低了51.33 mg/m3,提高燃料粒度可降低烟气NO_x排放浓度;而延长烧结时间,NO_x总排放量上升。研究结果可为烧结燃料选择及烟气减排提供参考。     

Atmospheric emission characterization of a novel sludge drying and co-combustion system

A novel system combining sludge drying and co-combustion with coal was applied in disposing sludge and its atmospheric emission characteristics were tested. The system was composed of a hollow blade paddle dryer, a thermal drying exhaust gas control system, a 75 tons/hr circulating fluidized bed and a flue gas cleaning system. The emissions of NH3, SO2, CH4 and some other pollutants released from thermal drying, and pollutants such as NOx, SO2 etc. discharged by the incinerator, were all tested. Polychlorinated dibenzo-p-dioxins and polychlorinated dibenzofurans （PCDD/Fs） in the flue gas from the incinerator were investigated as well. The results indicated that the concentrations of NOx and SO2 in the flue gas from the incinerator were 145 and 16 mg/m^3, respectively, and the I-TEQ concentration of 2,3,7,8-substitued PCDD/Fs was 0.023 ng I-TEQ/Nm^3. All these values were greatly lower than the emission standards of China. In addition, there was no obvious odor in the air around the sludge dryer. The results demonstrated that this drying and co-combustion system is efficient in controlling pollutants and is a feasible way for large-scale treatment of industrial sludge and sewage sludge.     

盐酸水解残渣和煤混燃污染物排放特性研究

在试样质量及其他试验条件基本相同情况下,对不同温度下单一的煤、渣、11∶渣与煤的混料及其做成的有型燃料随温度变化污染物排放特性进行了研究,渣和煤混料或制成有型燃料燃烧能大大降低HCl、SO2和NO2气体排放。结果表明,混合燃烧盐酸水解残渣和煤的有型燃料,不仅解决了大量残渣给环境带来的固体废物污染,而且能综合利用废物和煤炭资源,降低锅炉燃烧中污染物的排放。