烟煤与造纸污泥混配物的热解特性研究

采用TGA/DSCI/1600HT型同步热分析仪,在氮气气氛下对烟煤、造纸污泥及两者混配物的热解特性进行了研究.结果表明:造纸污泥与烟煤混配物的挥发分综合释放特性指数(即D值)高于烟煤;造纸污泥的加入使混配物的热解反应比单一烟煤更加容易进行,且其挥发分析出特性也明显优于混配前的单一烟煤.     

污泥-煤粉协同燃烧工艺中热解过程的特性研究

将干燥后的上海市生活污水处理厂污泥和蒙西烟煤煤粉分别按照5%∶95%,10%∶90%,30∶70%的质量比掺混，取(6.5±0.5) mg共混物利用热天平进行热重实验，升温速率为30℃/min,终温为800℃。选取干基污泥和干基煤粉质量比为30%∶70%的共混物在热裂解-气相色谱质谱联用仪(Py-GC/MS)上进行快速热解实验，研究了两者协同燃烧中污泥掺混对煤粉热解挥发分释放的影响。结果表明：污泥单独热解挥发分的主要释放峰集中在320℃,440℃与730℃,有别于煤粉单独热解挥发分的主要释放峰位置480℃和635℃。煤粉掺烧10%和30%比例的污泥后，600℃以下热解活化能明显降低；污泥掺烧比例越大，热解活化能降低越多。600℃以上热解活化能变化不大。700℃时掺烧污泥会生成更多的碳数为1～8的小分子气态有机物，这区别于煤粉或污泥单独热解的情况。污泥热解产物富含醇、酸、酯和酮，煤粉热解产物以碳氢化合物为主。掺混热解后，酯类产率降低，酸增多，酚类和烃类平均相对分子质量降低。这与污泥中灰的催化作用以及污泥为反应提供了H·和OH·有关，是600℃下活化能降低的主要原因。     

陕北地区污泥理化性质及热解特性

采用热重分析法,选用煤和煤灰分别与陕北地区生活污泥和含油污泥进行共混,研究其热解特性。根据不同污泥的热重曲线和微熵热重曲线,计算热解特征参数和热解动力学参数,分析了煤及煤灰分别对生活污泥和含油污泥热解过程的影响。结果表明:添加50%污泥使得煤的热解初析温度Ts降低了159℃,总失重量R增加了38%,挥发分综合释放特性指数D提高了3倍;添加1%煤灰,含油污泥的热解最大失重速率(dw/dt)max增大14%,综合挥发分析出特性指数D增大16%。证明煤及煤灰分别与生活污泥和含油污泥的共混可提高其整体热解性能。     

次烟煤与高硫焦煤共热解相互影响及动力学研究

为了研究次烟煤与高硫焦煤共热解过程中的相互作用,选取资源相对丰富的水峪高硫焦煤(SC)作为主炼焦煤样,伊宁次烟煤(YC)为配入煤样,通过热重分析技术对2种煤样及其不同配比混煤的热解行为进行了研究,并通过计算动力学参数分析热解过程的动力学特性。结果表明,由于变质程度的不同,煤样SC和YC单独热解的行为差异明显;混煤共热解的失重率随着YC掺入比例的增加而增大,但共热解行为并非SC和YC热解特性的简单加和。动力学分析表明,2种煤及其混煤在不同热解反应阶段的动力学参数不同,各热解阶段的活化能和指前因子数值的大小顺序均随YC掺入比例的增加呈规律性变化,但并非单种煤热解活化能和指前因子数值的简单加权平均,混煤的热解行为是2种原煤相互作用的结果。     

神木煤与生活污泥共热解特性及动力学分析

采用热重分析仪,对不同混合比例的煤泥混样进行热解特性及动力学研究。根据各试样的热重曲线(TG)和微熵热重曲线(DTG),计算热解特征参数和动力学参数,重点分析了生活污泥的添加量对神木煤热解过程的影响。结果表明:煤与生活污泥的热解过程有很大差异,主要表现在挥发分初析温度、总失重率及最大失重速率。随着污泥添加量的增加,煤泥混样热解各阶段的最大失重速率、热解总失重率逐渐增加,而热解初析温度及热解活化能逐渐减小,表明污泥的添加对煤的热解具有促进作用。污泥质量分数为90%时,煤泥混样的热解特性最优,挥发分综合释放特性指数D和热解活化能分别是煤单独热解时的2. 86倍和75%。     

热处理对肥煤热解挥发分析出特性的影响

利用热重质谱分析仪(TG-MS)对热处理后肥煤样品的热解特性进行了研究,分析了热失重变化和挥发分析出规律.结果表明:随着煤样热处理温度的升高,热解过程中挥发分总产率逐渐减少,最大失重速率逐渐降低并向高温移动.在热解过程析出的挥发分中,轻气体主要有H_2,CO,CO_2和H_2O,烃类含有脂肪烃、环烷烃及苯、甲苯和二甲苯等;随着煤样热处理温度的升高,热解过程析出的挥发分中烃类减少,最大析出率对应的温度向高温移动;轻气体挥发分析出的温度区间较宽,在300℃到800℃之间.烃类析出的温度区间较窄,在400℃到600℃之间.     

裂殖壶藻与煤混合热解特性及动力学分析

采用热重法(TGA)研究裂殖壶藻与煤混合的热解特性及混合热解过程的相互影响. 结果表明,煤和微藻的DTG曲线半峰宽分别为225和68℃,挥发分析出的起始温度分别为225和183℃. 可见煤挥发分析出较慢,温度区间较宽. 混合物中随微藻含量增大,挥发分综合特性释放指数逐渐增大,样品热解活性增强. 微藻与煤混合热解过程相互影响程度与样品比例有关. 当煤/藻质量比为1:1时,最大失重速率的计算值与测量值相差0.83%/min,两者在热解过程中存在一定的抑制作用;当煤/藻质量比为3:1和1:3时,两者相互影响不明显. 利用Coats-Redfern法分析热解过程符合一级反应动力学模型.     

煤与生物质共热解的协同特性研究

通过对玉米秸秆和平顶山烟煤在不同粒度及升温速率下的热重分析,说明平顶山烟煤和玉米秸秆最大失重率对应的峰值温度分别为500℃和350℃左右,二者热解温差较大,无法形成协同作用;在达到相同失重量的情况下,热解温度越高,其升温速率也越高。在一定升温速率下,随着粒度的变化,玉米秸秆的热解温度变化不大,而平顶山烟煤的变化相对较大。通过对比实验1(将样品从常温加热至850℃并保温30 min)和实验2(直接放入850℃高温中并保温30 min)的挥发分,说明实验2的挥发性物质比实验1平均值升高约1.75%;随着混合物中煤质量分数的增加,实际挥发物质比理论挥发物质总体有升高趋势,说明生物质的存在对煤的热解有一定程度的协同作用。     

市政污泥的高温热解处理及产物特性研究

针对我国市政污泥资源化处理处置的发展需求,本文针对市政污泥的高温热解处理及其热解产物特性开展实验研究。通过分析不同来源的市政污泥的水分、可燃分和灰分以及热失重特性,发现不同的预脱水工艺对市政污泥中有机组分含量影响较为明显。而通过污泥高温（600～900℃）热解实验,发现热解温度对于三相产物产率、热解气组分的影响显著,且产物中热解气富含高附加值的合成气（占比达到60.5%～81.5%）,表明市政污泥高温热解处理具有较好的资源化技术优势。     

TG-DTG/DTA研究混煤的燃烧特性

采用TG-DTG和DTA(热重-热重微分和差热)技术分析研究了褐煤、烟煤以及无烟煤混煤的燃烧特性,获取了混煤燃烧的特性参数,如着火温度(Tb)、最大失重温度(Tm)以及燃尽温度(Tf).TG-DTG结果表明,升温速率为20℃/min时基本能够反映三种煤样的热解特性;DTA结果表明,无烟煤与褐煤之比为3∶7时,烟煤与褐煤之比为3∶7时混煤具有较好的燃烧特性.     

褐煤与生物质共热解过程的协同效应

通过热重分析的方法对褐煤、生物质及褐煤生物质混合物的热解特性进行研究,以考察生物质与褐煤共热解过程中是否存在协同效应,结果表明:将褐煤与生物质按1∶1(质量比)的比例混合后,其初始热解温度及挥发分最大释放峰出现温度与生物质单独热解基本相同,热解终温与褐煤相比大幅度提前,混合物热解在各个阶段的失重率均大于其单独热解失重率的平均值.褐煤、生物质及其混合物的热解过程可以用一级和二级热解反应动力学模型描述,通过计算动力学参数,发现在整个主要热解过程中,混合物在各个温度段的E值均小于褐煤或生物质单独热解时的E值,热解反应更加容易进行.证明了生物质对褐煤的热解有促进作用,褐煤与生物质在共热解过程中存在协同效应.     

固定床烟煤与木屑共热解的协同反应性研究

在自制的固定床反应装置上对木屑和烟煤以及两者的混合物进行了热解特性研究,考察了木屑与烟煤在不同掺混比例和热解终温下的共热解反应特性。研究结果表明:协同作用发生的程度与热解反应条件有关,烟煤与木屑共热解的协同反应性不仅体现在气、液产物收率方面,同时对气体组成也有显著影响;因木屑灰分中的碱金属化合物对热解焦油的催化裂解作用,使得共热解反应在较高热解终温和较低木屑掺混比条件下表现出更为显著的协同作用;在木屑掺混比(木屑质量分数)为25%、终温540℃条件下,热解气产率的协同值达到22.6%,焦油产率协同值为-27.3%;H自由基与烟煤热解产生的自由基结合成CH4等烃类气体或转移到焦油组分,是一种重要的协同作用机理。     

污水污泥气化焦油热解特性的研究

利用热重分析方法,对由5种不同性质污泥在气化温度600℃、700℃和800℃下进行外热上吸式固定床空气气化时制得的9种污泥气化焦油的热解特性进行了研究.结果表明:9种气化焦油热解时均分为3个阶段,分别是水和低沸点有机物的挥发、有机物挥发分解以及残余物分解.污泥厌氧消化和污水处理工艺中的厌氧过程均使800℃下制得的气化焦油中低分子有机物含量增加,但对第二阶段挥发的轻质及重质非极性有机物总含量的影响很小,且使气化焦油的热解特性变差.气化温度对未消化污泥气化焦油热解时第一和第二阶段失重率的影响变化规律与消化污泥气化焦油的不同,且气化焦油的热解特性优于污泥热解焦油.热解动力学研究表明,9种气化焦油热解机理函数彼此不完全相同,且热解活化能均较低,具有良好的热解特性.     

西部煤的热解特性及动力学研究

采用热重和红外分析法从升温速率与样品粒径的相关性等方面对平朔煤和神东煤的热解特性进行研究,并从动力学上进行分析.结果表明,随升温速率增大,煤样热解反应的初始温度、终止温度以及最大失重速率对应的温度都逐渐升高,但对粒径较小的煤样来说,这些特性温度增加的幅度较大,而最大失重率没有表现出一定的规律性;煤样粒径对热解也有一些影响,但最大失重速率与样品粒径的关系不大.随升温速率增大,热解活化能和频率因子呈现出先增大后减小的趋势.     

污水处理工艺对污泥热解半焦热解特性的影响

通过在升温速率10℃/min和氮气氛围下的热重实验,对来自3个污水处理厂的5种污泥在450℃下热解制得半焦的热解特性进行了研究。结果表明,5种半焦的热解过程均为水分析出、缓慢失重、挥发分析出和残余物分解4个阶段。污水处理工艺中的厌氧过程和污泥厌氧消化使半焦中的有机物复杂化;污泥厌氧消化改善了半焦的热解性能,污水处理工艺中的"厌氧+好氧"和"好氧+厌氧"过程则降低了半焦的热解性能,其中"好氧+厌氧"过程对半焦热解性能的影响异于其对污泥热解性能的影响;半焦热解时的第三阶段与污泥的第四阶段相对应,但并非是简单的对应。利用Coats-Redfern法对5种半焦热解机理的研究结果表明,5种半焦的机理函数彼此不完全相同,但半焦热解活化能均低于污泥的。     

市政污泥热解技术及其影响因素研究进展

我国市政污泥产量巨大,其处理处置与资源化关系着我国环境卫生的健康发展。市政污泥热解技术可以使污泥热解产物再利用从而实现资源化,已成为市政污泥处置的研究热点之一。本文主要介绍了微波热解、高温热解、低温热解等三种主要市政污泥热解技术,概括了热解温度、升温速率、停留时间、热解压力、催化剂、物料性质等对污泥热解产物特性的影响。对于填埋多年的存余污泥,对其热解规律及资源化可行性进行了分析。最后基于市政污泥热解技术的发展和存在的问题,对将来的研究趋势和方向提出了建议和总结。     

废轮胎与煤的共热解特性

采用热重分析仪分别对废轮胎、煤及其混合样进行热解实验,研究废轮胎与煤的混合比例及热解升温速率对混合物失重特性的影响.结果表明:废轮胎和煤单独热解时发生剧烈缩聚反应,DTG曲线在400℃~480℃的温度区间有重叠部分;添加废轮胎对煤的热解有促进作用,随废轮胎质量分数的不断增加,煤的热解高峰区逐渐向低温区移动,且失重率不断提高;对混合样进行不同升温速率的热解实验发现,在较低的升温速率范围(15K/min~20K/min)内,增大升温速率可以促进热解反应的进行;而升温速率过高(20K/min)会使样品颗粒内部热解产生的挥发分来不及逸出而出现笼蔽效应,从而使样品的失重率减小.     

基于双外推法的污泥锯末共热解动力学分析

利用热重分析仪对污泥、锯末及其混合物进行了热重分析实验。基于双外推法,结合几种常规固体热解机理函数确定了污泥与锯末共热解过程最概然机理函数。结果表明:污泥与锯末按质量比9:1混合共热解热重(DTG)曲线存在两个失重峰,主要热分解温度区间为230~500℃,失重量约47.1%;锯末的加入使混合物的表观活化能(E)降低,波峰出现右移;DTG波峰前后E值随升温速率增大有微小变化,且E与指前因子(A)之间具有动力学补偿效应;污泥与锯末共热解DTG峰前(230~350℃)最概然机理函数为Nucleation-Growth(n=4)模型,峰后(350~500℃)为Chemical reaction(second order)模型。     

市政污泥热解技术及其影响因素研究进展

我国市政污泥产量巨大,其处理处置与资源化关系着我国环境卫生的健康发展。市政污泥热解技术可以使污泥热解产物再利用从而实现资源化,已成为市政污泥处置的研究热点之一。本文主要介绍了微波热解、高温热解、低温热解等三种主要市政污泥热解技术,概括了热解温度、升温速率、停留时间、热解压力、催化剂、物料性质等对污泥热解产物特性的影响。对于填埋多年的存余污泥,对其热解规律及资源化可行性进行了分析。最后基于市政污泥热解技术的发展和存在的问题,对将来的研究趋势和方向提出了建议和总结。     

半焦-烟煤混燃特性及动力学分析

掺烧烟煤是解决低挥发分热解半焦着火难、燃尽差的一种有效方法。采用热重实验研究了半焦、无烟煤与烟煤混燃特性的差别,分析了混燃过程中的交互作用和反应动力学。结果表明：陕煤半焦的燃烧过程分为可燃质的燃烧和CaCO₃的分解两个阶段。半焦-烟煤混烧的主失重峰靠近燃料比接近的单燃料的DTG峰。半焦-烟煤混合燃料较无烟煤-烟煤混合燃料的综合燃烧特性更优。掺混烟煤比例越高,混燃的表观活化能越低,可燃性和综合燃烧特性越好。烟煤与半焦或无烟煤混燃过程中存在一定的交互作用,且无烟煤-烟煤的交互作用较半焦-烟煤更显著。可燃性指数和综合燃烧指数与燃料比呈负线性相关性,表观活化能E与燃料比呈正线性相关性。