垃圾飞灰与粉煤灰协同熔融制备CAS体系微晶玻璃的研究

将水洗预处理后的生活垃圾焚烧飞灰(WFA)与粉煤灰(CFA)协同处置,通过“熔融-热压成形”一步法热处理制备CaO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)体系微晶玻璃。结果表明:添加15 g辅料、3 g晶核剂(TiO_(2))和6 g碳粉,当WFA、CFA和SiO_(2)用量分别为35 g、35 g和25.5 g,m(CaO)/m(SiO_(2))为0.54时,在1 050℃下热处理1 h,得到晶相分布均匀、相对结晶度为93.66%的微晶玻璃,其密度为2.79 g/cm^(3)、吸水率为0.04%、耐酸度为99.71%、耐碱度为99.83%、抗压强度为350.87 MPa、维氏硬度为6.52 GPa。经毒性浸出测定,该微晶玻璃符合国家标准,为垃圾飞灰的高值化利用提供了技术保障。

废活性炭与垃圾焚烧飞灰共气化熔融反应及重金属固化特性研究

废活性炭与垃圾焚烧飞灰共气化熔融处理不仅可降低飞灰熔融能耗,同时可实现废活性炭的无害化处置。采用热重分析仪研究了废活性炭种类、粒径对废活性炭气化反应的影响,考察了废活性炭与垃圾焚烧飞灰的共气化反应特性,并且利用处理量为40 t/d的等离子体熔融炉进行了废活性炭与垃圾焚烧飞灰协同处理中试规模试验,首次验证了废活性炭与飞灰协同气化熔融处理的可行性。结果表明:蜂窝废活性炭反应活性约为颗粒活性炭反应活性的7倍~10倍;颗粒废活性炭灰分质量分数高达75%,高转化率时灰分含量越高反应速率下降越明显;不同粒径(0.25 mm~0.60 mm,1.00 mm~2.00 mm,3.35 mm~4.75 mm)蜂窝废活性炭的比表面积近似,分别为342.9 m^(2)/g,411.3 m^(2)/g,416.5 m^(2)/g,不同粒径废活性炭反应速率也基本相同,因此处理过程中可选择粒径较大蜂窝废活性炭以降低破碎能耗和飞灰产生量。废活性炭与垃圾焚烧飞灰共气化反应时,反应初期飞灰对废活性炭反应有促进作用,反应后期反应速率明显降低。等离子体飞灰熔融炉中试规模试验中,废活性炭的添加可提高炉温,节省能源消耗量,且飞灰与废活性炭形成的熔融渣可有效固化重金属,验证了废活性炭与飞灰协同处理的可行性与经济性。

填埋场存量飞灰赋存重金属溶出影响因素研究进展

稳定化预处理后送入生活垃圾填埋场填埋处置是长期以来我国垃圾焚烧飞灰的主要消纳路径。针对填埋年限跨度久、存量巨大的稳定化飞灰,其在复杂填埋环境影响下所赋存重金属的潜在环境风险是未来填埋场管理需面临的“突出难题”。基于“飞灰与原生垃圾非规范共填埋”背景,重点分析了pH值、溶解性有机物(DOM)、氧化还原电位(ORP)、盐度、CO_(2)氛围等外环境因素和稳定化药剂、粒径等对填埋飞灰中重金属溶出的影响,并探讨了不同影响因素的影响规律及各因素间的交互影响作用,评估了其潜在环境风险。指出填埋场渗滤液水质和内部环境因素的交互影响对填埋场存量飞灰中重金属的长期溶出行为及环境风险值得深入研究。因此,我国垃圾焚烧飞灰历史填埋处置中“豁免条款”的实施并没有改变飞灰自身的危险废物属性,未来应加强对填埋场大量存量稳定化飞灰危险属性和资源属性的协同关注。

飞灰含碳在线测量在660 MW机组锅炉燃烧中应用

针对失重法飞灰测碳装置在取样及测量方面的不足,利用防堵耐磨等技术提高飞灰测碳装置的测量精度和取样稳定性,并将装置应用于660 MW机组锅炉智慧燃烧系统中,通过精准飞灰含碳测量反映炉内燃烧状态,确保燃烧优化控制模型预测的正确性。研究结果表明,飞灰含碳实际值与预测值误差保持在较小范围内,最大误差不超过0.015%。优化燃烧系统后的现场运行结果表明,飞灰含碳量均值由2.1%降到1.5%,锅炉效率平均提高0.21%。

某300 MW机组脱硝前紧凑空间粗颗粒飞灰预脱除关键技术研究及应用

燃煤机组由于煤质及燃烧等原因,锅炉尾部烟道烟气中的粗飞灰颗粒易造成烟道及脱硝催化剂不同程度的磨损。以某300 MW等级机组省煤器出口至脱硝入口烟道为研究对象,建立“A型折流富集+V型高效收灰+T型粗灰通道”的“A-V-T”型脱硝前粗颗粒飞灰预脱除结构,布置于省煤器出口的大截面低流速烟道内,通过数值模拟研究了布置粗颗粒飞灰预脱除装置前后不同粒径分布轨迹、脱除效果、阻力等条件的影响规律,并进行了工程应用。模拟结果表明:采用粗颗粒脱除技术后对原系统烟气侧流场状态影响小;随着飞灰粒径的增大,飞灰脱除率越高,其中50、200、500、1000μm粒径的飞灰脱除率分别为12.15%、59.40%、87.01%、93.62%,对粒径200μm及以上的粗颗粒脱除效率为85.15%,整体的收灰率为15.50%,新增阻力78 Pa。对某300 MW机组实施改造后,经试验,脱硝前对粒径200μm及以上粗颗粒灰脱除率为83.96%,整体灰的脱除率为14.91%,净增阻力73Pa,试验结果验证了数值模拟结果的合理性。

换热管表面的分形表征及积灰特性数值模拟

【目的】模拟换热器管束的实际工况,研究不同粒径飞灰颗粒在粗糙管束表面的沉积特性。【方法】基于分形理论,通过改进的Weierstrass-Mandelbrot函数建立不同粗糙程度的管束表面模型,使用Fluent软件,结合用户自定义函数,分析表面形貌对流体流动的影响以及不同粒径下的颗粒沉积与碰撞特性。【结果】换热器管束表面粗糙度对壁面附近流速和湍流强度影响显著,粗糙表面会使湍流强度增大、流体速度降低,进一步加快颗粒沉积;流体压降随着管束表面粗糙度的增大而增大;相对于光滑管束表面,粗糙表面通过涡流卷吸作用增强对颗粒的捕获效果,导致颗粒具有更高的沉积率和壁面碰撞概率。【结论】飞灰颗粒的沉积与管束粗糙表面的形成具有正反馈效应,揭示表面粗糙度与颗粒沉积特性之间的内在关联。

盘锦地区3个主栽品种灰飞虱田间种群动态

为探明盘锦地区近年水稻主栽品种上灰飞虱种群动态特征,连续2 a对盘锦3个水稻品种上灰飞虱发生情况进行调查,结果表明,2022年各品种灰飞虱发生总量显著高于2023年,各品种间灰飞虱总量没有显著差异;不同品种上灰飞虱田间种群动态趋势大体一致,但2023年9月灰飞虱种群数量低于2022年同时期。

基于昆虫行为学的灰飞虱防治策略研究

本研究基于昆虫行为学,探讨了灰飞虱的防治策略。分析了灰飞虱的行为特征,包括取食行为、繁殖行为和迁飞行为等,总结了调控这些行为在灰飞虱防治中的应用。探讨了基于昆虫行为学防治灰飞虱的多项措施和手段,展望了昆虫行为学在灰飞虱防治中的前景,指出了需要解决的关键问题和未来研究方向。

CFB飞灰压浆料的制备及高强微膨胀机理研究

利用循环流化床燃煤固硫灰(CFB飞灰)的活性与膨胀性制备压浆料,研究了CFB飞灰掺量和水胶比对压浆料工作性能、强度和膨胀率的影响;CFB飞灰与矿粉以不同比例复配,对比研究了CFB飞灰压浆料的高强微膨胀特性,并采用XRD与SEM分析验证。结果表明,随CFB飞灰替代水泥掺量的增加,压浆料的需水性增强,抗压强度降低,20%(质量分数)CFB飞灰的试样28 d抗压强度与基样接近,可达85.8 MPa,而抗折强度先升高后降低,膨胀率一直升高。随用水量的增加,压浆料的膨胀率降低但均为正值。随CFB飞灰取代矿粉率的提高,压浆料的工作性能降低,28 d抗压强度先升高后降低,其中20%(质量分数)CFB飞灰、10%(质量分数)矿粉复合的试样28 d抗压强度最高,为99.8 MPa,膨胀率一直升高。通过CFB飞灰与矿粉复合配制了各项性能均满足铁标要求的压浆料。CFB飞灰不仅自身水化产生膨胀,还能激活矿粉活性,产生复合增强作用。

水泥协同垃圾焚烧飞灰固化渗滤液污泥试验研究

采用硫铝酸盐水泥协同生活垃圾焚烧飞灰作为胶凝材料对渗滤液污泥进行固化,通过无侧限抗压强度试验、浸出毒性分析和微观测试,探索水泥与飞灰的复合固化效果和固化机理.结果表明:当水泥掺量不小于20%时,固化试样的28 d无侧限抗压强度满足填埋强度要求;飞灰是水泥固化渗滤液污泥的优良辅助固化剂,其对水泥固化试样无侧限抗压强度的增强效应存在最优掺量;10%的飞灰可替代10%的水泥而使固化试样达到更好的固化效果;复掺30%或40%水泥+15%飞灰的试样可同时满足填埋强度和浸出毒性的要求.

垃圾焚烧飞灰水洗脱氯及重金属Zn的浸出特性研究

以生活垃圾焚烧飞灰为原材料,通过单因素实验和响应面优化实验研究了飞灰脱氯的最佳水洗条件以及飞灰中Zn的最佳浸出条件。结果表明,在最佳水洗条件(水洗温度35℃、水洗时间10 min、水洗液固比10 mL/g)下,飞灰氯离子洗脱率为73.4%,二次水洗后,氯离子洗脱率可达96.8%。酸浸实验中,不同种类酸对飞灰中Zn的浸出效果为盐酸>硝酸>单宁酸(TA)>二乙烯三胺五乙酸(DTPA)>乙二胺四乙酸二钠(EDTA)。采用响应面优化法确定飞灰中Zn的最佳盐酸浸出条件为:浸出液固比10 mL/g,盐酸摩尔浓度2.0 mol/L,浸出时间8 h,此时Zn浸出率可达到70.48%。

灰飞虱自动识别计数方法研究

为更精确地施药,提供可靠的虫量数据,提出一种基于图像识别技术的灰飞虱数量计算方法。设定由拍摄距离和相机调节倍数组成三组拍摄条件,融合区域面积、区域圆度和边界直径三个参数组合构成识别计数模型,利用边缘检测和区域填充完成图像中的个体提取,每组条件下分别计算5张单个长翅和短翅的参数值作为标准。拍摄条件相同的情况下,分别计算4张相互独立和4张有轻微连接的灰飞虱的计数图像,将每个区域的结果比对参数标准值范围,如果三个参数均在范围内,则输出1;至少有一个参数不符合,重新计算该区域面积和边界直径,当同时符合标准值的2倍时,输出2。试验结果表明:灰飞虱全为独立的图像中,有8张相对错误率为0%,3张小于10%,1张为13.3%;轻微连接的图像中,有2张相对错误率为0%,6张小于10%,4张为10%~25%,能满足灰飞虱数量的自动计算。

改性淀粉对垃圾焚烧飞灰中Pb和Cd稳定化研究

垃圾焚烧飞灰中Pb和Cd对人体及环境危害极大且浸出质量浓度严重超标。为稳定飞灰中的Pb和Cd,合成了一种以玉米淀粉为主体的有机螯合剂,用于处理飞灰中的Pb和Cd。通过改变螯合剂投加质量分数、养护时间、液固比(mL∶g)和pH值来研究螯合剂稳定效果并进行表征。X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)结果显示,改性处理未改变玉米淀粉的结晶结构类型。通过对结晶度计算,表明改性过程发生在淀粉结晶区。扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)结果显示,处理前飞灰比表面积较大,飞灰经过改性玉米淀粉处理后粒径明显增大,降低了飞灰比表面积。通过傅里叶变换红外(Fourier Transform Infrared,FT-IR)光谱表征,显示飞灰处理前后主要存在碳酸盐、硫酸盐和硅铝酸盐。采用单因素试验确定改性淀粉螯合飞灰Pb和Cd的最佳条件为:改性淀粉投加质量分数为3%、养护时间为24 h、液固比(mL∶g)为2∶5、pH值为7~9。该条件下,Pb和Cd浸出质量浓度最低分别为0.162 mg/L、0.087 mg/L,对Pb和Cd稳定化率均大于93%,浸出质量浓度远低于《生活垃圾填埋场控制标准》限值。淋溶试验显示,淋溶速率较慢及酸雨条件下,螯合体中Pb和Cd的溶解程度较高。

垃圾焚烧飞灰特性及其重金属固化/稳定化研究进展

通过对比分析飞灰重金属固化/稳定化技术发现,化学药剂稳定法在处理飞灰方面操作简单、能耗低,容易实现飞灰规模化处置,但也存在化学药剂价格昂贵的问题。若利用化学添加药剂协同机械化学法固化稳定飞灰重金属,在机械力作用下能与重金属化合物发生反应,可生成难溶性重金属化合物以达到稳定重金属的效果,处置过程能耗低、添加剂量少并且能同时稳定多种重金属,有望规模化实现飞灰的无害化及后续的资源化利用。处置后飞灰重金属的浸出风险易受环境因素影响,不同浸出阶段控制机制也不同,常用的环境风险指数法(RAC)在计算处置后飞灰环境风险时只考虑弱酸提取态占比情况可能会导致评估结果的差异,为准确预测处置后飞灰环境风险,多种评价方法结合评估处置后飞灰环境风险或许更能体现评估结果的准确性。研发高效经济的化学添加剂协同机械化学法固化稳定飞灰重金属,是实现飞灰无害化的重中之重,并且飞灰环境风险评估体系也有待进一步修缮。

典型炉排炉和流化床垃圾焚烧飞灰及螯合产物的重金属浸出毒性

垃圾焚烧飞灰富含重金属、二噁英等污染物,属于危险废物,需进行无害化处理。目前国内生活垃圾焚烧厂广泛采用固化/稳定化+填埋的方式处置飞灰。对国内的炉排炉飞灰和流化床飞灰,以及两者的螯合产物进行取样,对比分析两种飞灰的特性、螯合前后的重金属浸出特性,利用X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱分析(XRF)、场发射扫描电子显微镜(SEM)等方法分析飞灰螯合前后差异对重金属稳定化的影响。研究发现,螯合可使流化床飞灰的重金属问题得到控制,而炉排炉螯合后飞灰中Cd重金属的浸出浓度仍存在超标问题,指出当前固化/稳定化方法处理飞灰存在不足,这种方法可通过水泥包裹使飞灰表面致密,一定程度上降低重金属的浸出,但化学药剂稳定重金属的效果不明显,不易于实现重金属的长期稳定,没有可持续发展潜力,为进一步有针对性地开展新型垃圾焚烧飞灰处置技术研究提供借鉴参考。

城市生活垃圾焚烧飞灰协同底渣制备轻质低硅铝型陶粒实验研究

以城市生活垃圾焚烧飞灰(简称飞灰)协同城市生活垃圾焚烧底渣(简称底渣)制备轻质低硅铝型陶粒,研究飞灰/底渣掺量、焙烧条件对陶粒性能的影响,分析热处理后矿物相转变、微观形貌,并从重金属浸出角度评估成品陶粒的质量。结果表明:(1)在最佳原料掺量(质量分数)为飞灰20.0%、底渣40.0%、凝灰岩40.0%,最佳焙烧参数为预热温度500℃、焙烧温度1100℃、焙烧时间10 min的条件下,陶粒的颗粒强度为2014 N,堆积密度为890 kg/m^(3),1 h吸水率为8.60%。(2)焙烧过程中生成了新物相(透辉石、钙铁辉石和硅灰石),并且陶粒内部形成了丰富的多孔结构。(3)陶粒中Cr、Ni、Zn、As、Cd、Pd浸出毒性远低于《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)。

生活垃圾焚烧飞灰处理技术研究进展

焚烧是我国生活垃圾最主要的处置手段,焚烧飞灰含有二噁英和重金属,属于危险废物,处理方式比较受限,但处理需求量大。推动生活垃圾焚烧飞灰无害化处置与资源化利用处理技术的发展,积极补齐城镇生活垃圾处理设施短板,符合国家节能减排与绿色发展的要求。本文系统分析了我国典型地区生活垃圾焚烧飞灰基础特性、二噁英和重金属产生特征,综述了飞灰二噁英的主要处理技术,包括高温烧结、高温熔融/玻璃化、水泥回转窑热处理、低温催化热解、水热处理技术、机械化学降解技术,对比了飞灰中重金属的主要处理方法,包括固化稳定化、固热处理、金属分离技术,并对飞灰处理技术的工程化应用进行总结与展望,以期为我国生活垃圾焚烧飞灰减量化、无害化、资源化技术发展提供理论支撑。

循环流化床锅炉降低灰渣含碳量热态试验研究

针对循环流化床(CFB)锅炉燃用非设计煤种工况下,对总风量、一/二次风比例、床温、床压等参数进行热态调整试验,分析各参数对锅炉飞灰及底渣含碳量的影响规律。结果表明:在330 t/h负荷的基准工况下(不投飞灰再循环),通过适当提升床压及燃烧室温度,能使燃料充分燃烧,飞灰含碳量由调整前最高20.75%减少到15.97%左右,底渣含碳量从最高2.28%降低至0.40%左右,锅炉效率提高约1.5%以上。此外,飞灰再循环的投入能有效降低飞灰含碳量,建议在生产实践中尽量保证飞灰再循环的连续投入。

城市垃圾焚烧飞灰中氯盐及重金属分离提取技术研究进展

城市垃圾焚烧飞灰具有高氯盐、重金属成分组成复杂等特性,将飞灰中高氯盐及重金属等高价值污染物分离提取并资源化利用不仅可以降低飞灰的危害性,还可以减少天然矿物的开采,具有显著的环境和经济效益.本文根据飞灰中氯盐及重金属分离提取的最新研究报道,结合国内外的工业化应用现状,对各类提取工艺存在的优缺点及发展方向进行综述及展望,以期彻底实现飞灰的无害化处置及资源化利用.当前飞灰中氯盐的分离提取技术已经成功得到应用,但综合处置成本仍明显高于螯合后填埋,有待进一步优化.相比之下,飞灰中重金属的分离提取技术尚处于起步阶段,主要限制因素为回收金属价值难以覆盖其提取成本,并且还面临重金属处理不彻底的问题,仍需继续开展相关技术攻关及政策引导.

焚烧飞灰水热合成托贝莫来石过程中重金属的固化特性

城市生活垃圾焚烧飞灰的环境安全利用处置已成为当前环境管理部门和行业部门亟待解决的问题。为降低焚烧飞灰中重金属对环境的潜在风险,以水洗飞灰为原料水热合成托贝莫来石,探讨Ca与(Si+Al)的摩尔比[以Ca/(Si+Al)表示]对水热产物的晶相组成、微观形貌和表面官能团的影响,研究水热过程中重金属(Hg、Ni、Pb、Zn和Cr)的浸出浓度、浸出率、液相迁移率、形态分布和环境风险的变化。结果表明:Ca/(Si+Al)对水热产物的类型具有重要影响,Ca/(Si+Al)的增加有利于抑制沸石类结构的生成,促进托贝莫来石的形成。随着托贝莫来石的形成,水热产物中5种重金属的毒性浸出浓度和浸出率逐渐降低,相较于水洗飞灰,在最佳比例为1.10的条件下水热产物中重金属的浸出浓度分别下降99.5%、99.0%、99.4%、88.9%和63.7%,浸出率低至0.25%、0.08%、0.01%、0.01%和2.73%,同时重金属向液相的迁移率仅为1.41%、4.28%、0.29%、0.05%和0%,表明大部分重金属均稳定地存在于固相产物中,而不是迁移至水热液中。这归因于托贝莫来石的形成增加了5种重金属残渣态的占比,降低了重金属的迁移性。风险评价指数(risk assesssment code,RAC)结果显示,最佳比例条件下水热产物中5种重金属的RAC均低于10%,达到环境低风险水平。综上,水热合成托贝莫来石是一种稳定焚烧飞灰中重金属很有前景的方法,为富含重金属的危险废物的安全处置和回收利用提供了一种可行的替代方案。