城市污水污泥的热解动力学特性研究

采用差示热天平获得上海程桥污水处理厂污泥的TG、DTG曲线，对干燥污泥的热解行为及其动力学规律采用热重分析法进行了研究。实验结果表明：干燥污泥的热解过程中有2个失重速率比较高的区域，这2个区域以挥发分的析出为主。通过热重分析法，求解了这2个区域的化学反应动力学参数——频率因子A和活化能E，对其反应机理进行了分析。     

城市污水污泥热解特性及动力学规律研究

采用差热-热重分析法对不同反应条件下的污泥热解特性及动力学规律展开研究。结果表明:污泥的非等温热解过程包含4个失重阶段;提高升温速率和降低氮气吹扫速率可促进污泥热解转化效率增加、挥发份最大失重率增大、表观活化能E值和频率因子A值增大;加入不同类型催化剂也提高了污泥热解转化效率,使热解过程向低温区移动;加入KCl催化剂使污泥热解DTG曲线向低温移动最多,加入Na2CO3使污泥最大失重率达到11.8%,是未添加催化剂时的2.7倍;添加催化剂也降低了表观活化能E值、提高了频率因子A值,且Na2CO3的加入使挥发份在主要析出阶段的表观活化能E值降低了约30%。     

城市污水污泥热解特性及动力学研究

采用热重分析仪与傅里叶红外光谱仪对城市污水污泥进行实验,考察了反应过程及逸出气体产物,求解了热解表观动力学参数。研究表明,污泥样品在N2、CO2和N2+O2气氛中分别发生的热解、气化和燃烧反应,反应过程的特征参数不同;在N2中主要热解温度范围为200~560℃,反应过程在600℃基本完成;随着升温速率增加,热解最大失重速率提高;污泥样品在N2中的热解过程依次析出H2O、CO2、CH4和CO等气体;污泥样品热解不同反应阶段具有不同反应机理和动力学参数,表观活化能在60~100 kJ/mol范围内。     

污泥热解油的燃烧特性及动力学模型

利用热重分析(TG)对污泥热解油的燃烧特性进行了研究,污泥热解油的燃烧过程分为两个阶段.第1阶段为轻质有机物挥发后与氧发生均相燃烧,第2阶段为难挥发有机物与氧发生非均相燃烧,其中第1阶段燃烧反应是其失重的主要原因.分析了升温速率对燃烧特性的影响,发现增大升温速率有利于燃烧.对燃烧过程中烟气的排放规律进行了红外分析(FTIR),从另一角度印证了热重分析的结果.根据热重曲线建立动力学模型,分别对不同升温速率下燃烧过程的两个阶段进行动力学参数计算.活化能的变化趋势再次表明提高升温速率有利于污泥热解油的燃烧.     

污泥与木屑共热解特性研究

文章采用污泥、木屑为原料,在氮气气氛下进行热重实验,研究了升温速率和木屑添加量对污泥与木屑共热解特性的影响规律,并进行动力学分析。研究结果表明:随着升温速率的增加,样品挥发分析出阶段向高温方向移动,最大失重速率增加;随着木屑添加量的增加,样品总失重量及最大失重速率均显著增加。动力学分析认为:污泥热解的反应机理为三维扩散,机理函数为Z-L-T函数;污泥与木屑共热解的反应机理为成核和生长,机理函数为Avrami-Erofeev函数。污泥热解活化能为287.29～390.57 kJ/mol,污泥与木屑共热解活化能为170.16～277.05 kJ/mol,木屑的加入降低了污泥的热解活化能。     

城市污水污泥热解特性实验研究

为了获得南昌市青山湖污水处理厂污泥的热解特性,采用差热天平对污泥进行热重分析实验,获得了不同加热速率下污泥的TG-DTG曲线。根据实验结果对干燥污泥热解过程进行了分析,并对实验数据进行了处理。利用微分法确定了热解机理并求出反应动力学参数——频率因子A、活化能E。     

城市污泥热解及能量平衡分析

为了研究污泥热解特性,利用铝甑反应器对城市污泥进行了热解实验。实验结果表明:随着温度逐渐升高,热解程度逐渐加深,高温时热解液体的收率略有降低;热解过程可分为3个阶段,即水分析出阶段、挥发分析出阶段和残留有机物继续分解碳化阶段。在热解实验基础上进行能量平衡分析,结果发现,采用热解油气循环供热,既可以完全满足污泥热解过程的能量需求,还可为干燥过程节约51.43%的能量。     

石化污泥与烟煤混合共热解特性实验研究

选取石化污泥和烟煤,将两者按不同比例混合。采用热重分析法,在相同升温速率下,对各混合样品进行热解实验,探讨石化污泥与烟煤热解特性的差异及其共热解时石化污泥对烟煤热解过程的影响。结果表明:石化污泥与烟煤的热解过程和反应特征参数差异很大,主要表现在样品的挥发分析出温度区间、总失重率及失重速率上。同时,石化污泥的挥发分综合释放特性指数D远优于烟煤;在石化污泥和烟煤的共热解过程中,石化污泥的添加对烟煤的热解起到一定促进作用,当石化污泥掺入比例为10%时,混合物的热解特性最好。     

城市污泥耦合锯末共热解特性及动力学分析

为实现城市污水污泥与锯末共热解的工业应用,利用热重分析仪对污泥耦合锯末共热解过程进行了实验与理论研究,揭示了锯末添加比例、升温速率对污泥热解特性的影响,并基于Coats-Redfern法,结合20种常见固体热解机理函数确定了污泥耦合锯末共热解过程最优热解动力学模型。结果表明:锯末相比污泥具有更低的表观活化能,最大失重速率是污泥的4倍;锯末的添加使得热重分析(TG)曲线向下偏移,最大失重速率明显增大,挥发份析出特性变强;随着升温速率的增大,固态残渣增加,最大失重速率减小,不利于热解反应的进行;按7∶3比例混合的污泥锯末耦合热解微分热重分析(DTG)曲线峰前(230~350℃)表观活化能为38.81 k J/mol,最优动力学模型为D_5-3D扩散模型;峰后(350~500℃)表观活化能为29.93 k J/mol,最优动力学模型为C~2-化学反应模型。     

秸秆类生物质热解特性及其动力学研究

该文对秸秆类生物质的热解行为进行了热重分析（TG）和差分热重分析（DTG）研究。加热速率分别为10K／min、20K／min和30K/min，加热终温为1173K；采用高纯氮气做保护气；样品粒径为250μm－1000μm。通过对TG、DTG曲线的分析，深入研究了加热速度、温度、加热时间等对热解过程的影响，建立了北方典型的秸秆类生物质的反应动力学方程，得出了该类物质热解反应动力学参数、表观活化能和频率因子，并提出了相应的热解机理。     

印染污泥与木屑混燃特性及动力学

采用综合热重分析法,在不同升温速率及印染污泥与木屑不同比例混合条件下,对印染污泥、木屑及其混合物的燃烧特性进行了研究.结果表明,印染污泥的热重曲线存在4个明显的失重峰,分别与水分的析出、两个挥发分的析出以及固定碳的燃烧阶段相对应.混合试样燃烧过程中,污泥和木屑基本保持各自的挥发分析出特性,其燃烧曲线位于污泥和木屑燃烧曲线之间,且混合试样微熵热重曲线的变化趋势与组成比例较大的成分DTG曲线变化趋势较为接近.污泥与木屑混合后其综合燃烧特性指数SN有所增大,说明挥发分含量越高对应的燃烧特性越好;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活化能参数,分析表明单一印染污泥燃烧的活化能较低,活化能的大小与试样的燃烧阶段是相对应的.     

市政污泥与水泥生料混合热重及动力学分析

为研究水泥窑协同处置市政污泥的燃烧动力学特性,采用热重分析方法分别对市政污泥、煤和水泥生料及三者混合样品进行热动力学分析,求解了反应活化能和机理函数。结果表明:市政污泥燃烧有4个阶段,有机物分解和部分挥发分析出阶段活化能为69.87 kJ/mol、机理函数为(-ln(1-α))~4,剩余挥发分析出和固定碳燃尽阶段活化能为78.94 kJ/mol、机理函数为(-ln(1-α))~3;煤和水泥生料热重分析过程分为煤燃烧和生料分解2个阶段,反应活化能分别为43.58、118.21 kJ/mol,机理函数分别为(1-α)~(-1)-1、((1+α)~(1/3)-1)~2;市政污泥替代20%煤后,第1阶段活化能基本不变,机理函数由(1-α)~(-1)-1变为(1-2α/3)-(1-α)~(2/3),反应机理由"化学反应"变为"圆柱对称型三维扩散",第2阶段活化能降低,机理函数表达式由((1+α)~(1/3)-1)~2变为((1+α)~(-1/3)-1)~2,反应机理不变。     

中国城市垃圾典型组分热解特性及动力学研究

对城市生活垃圾中的8种典型组分进行了热重分析实验,提出热解指数来表征垃圾的热解特性,热解指数越高,垃圾越容易热解.结果表明,提高加热速率有助于增大热解指数;相同加热速率和粒度条件下,8种垃圾组分的热解能力依次为:废塑料、废纸张、废皮革、瓜皮类、化纤、落叶、植物类厨余和废橡胶,其中废塑料的热解指数远远大于其它7种组分.用积分法对热解实验数据进行处理,得出反应动力学参数及反应速率控制方程,从而得到相应工况和温度区间下的动力学模型.可以看出,垃圾组分不同,其反应机理可能不同,相对应的热解动力学模型也不同.     

大物料量污泥燃烧机理及表观动力学特性

利用自行设计的试验台,采用Coats-Redfern方法使用多种反应机理进行拟合,得出了描述大物料量污泥燃烧的最适机理并给出了合理的解释;考察了含水率、粒径对大物料量污泥燃烧特性的影响,并对其反应的表观动力学参数进行了计算;同时在热分析仪上进行了微量物料污泥燃烧的对比实验,获得了微量污泥燃烧的热重曲线,并将二者的燃烧特性进行了对比分析.结果表明,二者存在显著的差异.     

污水污泥的燃烧特性及动力学研究

利用热重法研究了四川成都4种污水污泥的燃烧特性及动力学规律.结果表明:污水污泥的燃烧过程可以分为3个阶段:水分析出阶段、挥发分析出阶段和固定碳燃烧阶段.对主要的挥发分析出阶段,采用两阶段反应模型求得4种污泥的燃烧反应不能单纯用一级反应来描述,低温和高温阶段的活化能分别为36.65 ～67.34和50.47～84.51k...     

污泥与秸秆掺烧的燃烧特性研究及应用

利用热重分析法对某城市污泥和秸秆及其混合样的燃烧特性进行了分析研究,结果表明,在加热速率20℃/min,温度为20¹ 000℃,空气气氛下,污泥和秸秆及其混合样燃烧的失重特性和燃烧性能存在差异。单一污泥试样的着火温度为334.2℃,试样着火后,燃烧速率并不高,不能快速形成较高的燃烧温度,且燃烧过程不均匀。污泥中掺入秸秆后,秸秆中的挥发分在低温区大量析出和燃烧,增加了反应的剧烈程度,提高了混合样的燃烧稳定性和燃尽水平。随着秸秆掺混比例的增加,混合试样的着火点温度明显降低、最大燃烧速率出现的温度提前、可燃性指数逐渐增加。当秸秆的掺混比为20%,混合样品的低位发热量达到13 911 kJ/kg。     

市政污泥与木屑共热解特性及动力学分析

采用热重分析法对市政污泥、木屑及其不同比例的混合样品热解特性进行了分析,研究了升温速率和混合比例对热解过程的影响。对污泥和木屑进行单独热解时,木屑比污泥的反应活性更高;随着升温速率的增大,二者的挥发分析出指数D均有增大,但升温速率对污泥挥发分析出的影响更大;污泥与木屑共热解改善了污泥热解过程的综合热解释放特性,有利于热解反应的进行;随木屑添加比例的增加D值呈指数增长,在木屑添加比例为80%时,D达到最大值118.18×10-8,但仍低于理论值141.67×10-8,说明存在竞争作用。文章采用FWO(Flynn-Wall-Ozawa)和Starink方法,分别计算木屑添加比例为80%的共热解表观活化能。当转化程度α为0.1～0.8时活化能变化较小,α为0.9时活化能分别突增到761.64,786.12 kJ/mol。这说明共热解过程可分为150～520℃和520～1 000℃两个温度阶段,与污泥单独热解相比,降低了转化率达到90%时的终温。     

糠醛渣热解特性及其动力学研究

生物质热解是未来最有前途的可再生能源形式之一，为优化参数和改进设备，在不同升温速率下对糠醛渣的热解特性进行热重分析实验研究。实验采用美国Perkin Elmer公司生产的Pyris 1TGA热重分析仪，载气为纯度99．9％的氮气。结果表明糠醛渣热解随温度升高具有阶段性，表现了糠醛渣热解的复杂性。通过对不同升温速率下的失重曲线对比表明，升温速率对热解失重有显著影响。最后根据实验数据建立了热解动力学模型，分别用积分法和微分法对热解动力学参数进行求解。     

不同生物质热解特性及动力学的对比研究

通过对稻壳、芒属及蓝藻进行常压热重实验,结果表明:生物质热解过程可以分为4个阶段,干燥失水、预热解、快速热解、缓慢热解.由于组成成分的差异,蓝藻的快速热解段相对稻壳及芒属相对较低.比较了热解综合特性指数大小:蓝藻＞芒属＞稻壳,即蓝藻的热解稳定性相对较差,稻壳的热解稳定性较好.用Coats-Redfern方法计算样品的热...     

城市固体废弃物热重分析及热解动力学研究

对城市垃圾典型组分（塑料、橡胶、果皮、织物、纸板等）进行热重分析及热解动力学研究。热重分析结果表明，塑料组分开始分解的温度较高，但分解速率最快；橡胶组分开始分解反应的温度相对较低，且分解速率相对较慢。果皮、织物和纸板类以纤维和木质类物质为主要成分，其热解特性较为相似。热解动力学研究表明，橡胶的热解活化能最高，最难分解，且热解符合二维扩散机理；塑料的热解相对较容易，符合一维扩散机理。而果皮、织物和纸板类的活化能较低，它们的热解符合体积缩小机理。