Combustion of Sewage Sludge as Alternative Fuel for Cement Industry

The combustion of sewage sludge and coal was studied by thermogravimetric analysis.Both differential scanning calorimetric analysis and derivative thermogravimetric profiles showed differences between combustion of sewage sludge and coal,and non-isothermal kinetics analysis method was applied to evaluate the combustion process.Based on Coats-Redfern integral method,some reaction models were tested,the mechanism and kinetics of the combustion reaction were discussed.The results show that the combustion of sewage sludge is mainly in the low temperature stage,meanwhile the ignition temperature and Arrhenius activation energy are lower than that of coal.The combustion of sewage sludge has the advantage over coal in some aspects,thus sewage sludge can partly replace coal used as cement industry fuel.

城市污泥和煤混燃特性的热重分析法研究

利用热重分析法对某城市污泥和某煤种及其两者混合物的着火温度、活化能及综合燃烧特性等参数进行了研究。试验结果表明 ,混合试样和煤相比其活化性能得到了提高 ,着火温度提前 ,综合燃烧性能下降。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 ,煤的燃烧表现得更为明显。

城市污泥掺混水煤浆燃烧特性的热重分析

通过热重实验，分析了污泥、水煤浆的单一燃烧特性以及水煤浆中掺混不同质量比的城市污泥后混合浆的燃烧特性。结果表明，混合浆着火温度因污泥的掺人比水煤浆高约50℃，但随掺混比例的升高，最大燃烧速率、可燃性指数及综合燃烧特性指数均增加，且提高了污泥的燃尽率。混合浆热分析曲线出现两个挥发分析出燃烧峰（分别对应250-380、380-570℃）与1个固定碳燃烧峰（570-680℃），燃烧特性总体表现为污泥与水煤浆的共同作用，在某些方面优于污泥或水煤浆的单一燃烧。总之，利用湿污泥直接掺混水煤浆从燃烧性能来说是可行的。

污泥和煤混燃特性的研究

利用热重-红外联用的方法对某一煤种、污泥及其两者混合物进行了在升温速率为15℃/min、模拟空气气氛条件下的燃烧情况和红外适时在线跟踪检测情况,分析了其燃烧过程中燃烧特性参数和IR谱图的变化情况。其结果表明:混合试样和煤相比,其着火温度有所上升,综合燃烧性能有所下降;在混燃过程中。

污泥掺烧对燃煤锅炉机组的影响

近年来随着城市污泥产量的大幅度增加,污泥的处置是我国城市面临的新问题。针对污泥在燃煤电厂与煤燃料混烧的处置方法,从锅炉机组运行的安全性、经济性和环保性角度进行了分析,得出了污泥的大比例添加对锅炉的着火燃尽、积灰结渣、锅炉辅机的选择以及烟气成分有较大的影响,在实际锅炉机组中添加污泥,应充分考虑污泥的特征、燃烧特性以及烟气中SO2、NOx、CO及飞灰浓度等参数的变化,严格控制污泥的掺混比例。

0.3 MWth循环流化床污泥与煤掺烧试验

污泥与煤在循环流化床锅炉中混烧不仅能实现其减量化处置,还可以作为替代燃料减少煤炭用量,实现资源化利用。在0.3 MW_(th)循环流化床中试装置上考察不同掺烧比例,一、二次风比例,过量空气系数等操作参数对城市生活污泥和徐州烟煤燃烧效率、气态污染物排放的影响规律,重点讨论了煤与污泥中氮、硫的赋存形态及其转化特性,分析了煤与污泥掺烧过程中飞灰组分及熔融特性。XPS结果表明,污泥中N主要以吡咯氮(90.58%)和季氮(9.42%)形式存在,烟煤中N主要以吡咯氮的形式存在;污泥中S主要以有机硫化物形式存在,而烟煤中S主要以稳定的无机硫酸盐形式存在;掺烧过程中,随污泥掺烧比例增加,烟气中CO体积分数升高,NO体积分数显著降低,SO_(2)体积分数略升高;二次风比例增大,NO质量浓度降低,但对SO_(2)基本无影响;过量空气系数由1.2增至1.4,NO与SO_(2)质量浓度随之增加,CO质量浓度降低;污泥掺烧比例由0增至100%时,飞灰含碳量由8.09%增至28.26%,燃烧效率由99.23%降到87.76%。相对于煤单烧,掺烧污泥降低了飞灰熔融温度。

煤与污泥混燃及污染物逸出特性

污泥与煤以一定比例掺烧,有望提高其综合燃烧性,促进污泥的减量化、无害化处理处置及资源化利用。前人对污泥与煤的燃烧及掺烧特性进行了大量的研究,但对燃料中N、S的赋存形态及其对污染物释放的影响,以及污染物在掺烧交互作用中的减排机制尚不清楚。利用热重傅里叶红外联用技术研究了市政污泥与徐州烟煤掺烧综合燃烧性能、交互作用及动力学特性,重点讨论了燃料中N、S赋存形态以及热转化规律。结果表明:污泥与煤掺烧在300~750℃存在显著交互作用,并有利于提高其燃烧性能,随着污泥比例增加,混合样着火温度和燃尽温度逐渐降低。动力学结果表明,掺烧活化能介于两单样之间,掺烧少量污泥的反应机理与煤接近。污泥中N主要以吡咯氮(90.58%)和季氮(9.42%)形式存在,其分解导致大量NH_(3)及HCN释放;而烟煤中主要以吡咯氮(N-5)的形式存在,其分解主要以NO和HCN逸出;污泥与煤掺烧过程中氮化物排放强度均低于两单样。污泥中S主要为砜硫和非芳香硫类有机硫化合物,其在400℃前分解并释放大量SO_(2)。而烟煤中S元素主要以硫酸盐(66.24%)、硫铁矿(21.97%)和噻吩硫(11.79%)的形式存在,由于其硫化物稳定性高,在350~650℃其硫化物发生分解并释放SO_(2)。

市政污泥与不同烟煤混合燃烧特性

使用非等温热重法,研究了淮北烟煤和神华烟煤在6种不同市政污泥掺混比条件下对混合燃烧特性的影响,并对混合燃烧过程的动力学特性进行了分析。实验结果表明:污泥与煤的混合燃烧特性从总体上表现为污泥与煤共同作用的结果,最优的污泥掺混比受到煤种的影响。在不同煤中污泥掺烧比少于20%对煤的活性影响较小。活化性能较差的淮北烟煤在污泥掺混比为30%时,在不同的温度区间分别表现出污泥与煤的反应特征。活化性能较好的神华烟煤在污泥掺混比为40%时表现这一趋势。

生活污泥与煤混烧的热重试验研究

选取广州某污水处理厂污泥进行不同比例混煤掺烧的热重分析试验,研究发现:失重较为明显区域在200～700℃范围。掺煤比例较小(<30%)时,低温段DTG峰的跨度大;当掺煤比例较大(>70%)时,DTG峰宽且值大,与煤燃烧特性接近。随着污泥掺煤比例的提高,着火温度提高。通过分析燃尽温度和燃尽特性指数,得出本试验条件下燃尽的最佳的掺混比例范围为40%左右。化学动力学研究发现,随着污泥比例的降低和煤比例的增加,活化能增加,反应速率减慢。

城市污泥与混矸煤混燃特性的实验研究

利用热重分析仪研究不同掺烧比例、不同钙硫比下低热值混矸煤与污泥的着火稳定性和综合燃尽特性。采用Coats-Redfern积分法确定污泥与煤混烧过程中化学动力学参数。结果表明:污泥与煤样的混烧特性从总体上表现为污泥和煤样共同作用的结果,低热值混矸煤中适当掺混污泥可以提高热失重率,改善低热值混矸煤的着火特性,达到更好的燃烧效果,当污泥的掺烧比为10%左右时,综合燃烧性能最好。Ca/S摩尔比对煤和污泥燃烧也有很大的影响,随着Ca/S摩尔比的增加,混合燃料的着火点和燃尽温度均增加,燃烧特性指数先变小再增大,可以得出为了增加脱硫的效果而增加Ca/S摩尔比,对混合燃料的燃烧起到负面的作用,所以需要寻求一个最佳的Ca/S摩尔比。其研究结果可为掺烧污泥的循环流化床锅炉的运行提供参考。