鋸木屑-低階煤熱解焦協(xié)同污泥處理及高效能源化利用.pdf

1、本文針對低階煤、鋸木屑、城市污泥等劣質資源的特性，采用熱解/共熱解等方法對其進行提質，并對其協(xié)同資源化利用進行研究，創(chuàng)新了低階煤與生物質固體廢物的協(xié)同資源化利用的技術新路線。本研究的主要內容包括以下幾個方面：
　　在氮氣氣氛下對低階煤、低階煤與鋸木屑混合物進行熱解/共熱解提質，采用工業(yè)分析儀、元素分析儀、傅里葉紅外光譜分析法等現代分析技術，探討熱解條件對其熱解焦的產率、質量參數、結構特征的影響。結果表明：熱解條件（溫度、時間）是影

2、響熱解焦的組成、結構及性質的主要影響因素，并呈現規(guī)律性變化。對于同一熱解原料，隨著熱解溫度的升高、熱解時間的延長，其熱解焦的產率、揮發(fā)分、氫含量均呈現下降趨勢，而灰分、C/H比、芳構化程度均呈現升高趨勢。
　　將陜西煤在600℃的環(huán)境溫度下熱解（氮氣氣氛）1.5h得到陜西半焦用于污泥調質與重力濃縮脫水中，探討半焦粒徑分布、添加量對污泥重力濃縮脫水效果的影響。結果表明：當半焦的粒徑分布為0~425μm，半焦添加量為2.5g/100g

3、污泥時，污泥重力濃縮脫水的效果最佳。此時，污泥在重力濃縮過程中，前20min的平均沉降速率從調質前的2.49mL/min提高至3.48mL/min。當污泥重力濃縮30min時，濃縮污泥上清液的濁度、CODCr、SS分別從調質前的836NTU、258.2mg/L、630.1mg/L降至14.8NTU、38.2mg/L、18.6mg/L，均達到國家污水綜合排放二級標準。濃縮污泥的含水率從調質前的91.74％降至83.71%，而濃縮污泥的發(fā)熱

4、量從調質前的8.041MJ/kg提高至18.295MJ/kg，為污泥的能源化利用奠定基礎。半焦對污泥調質與重力濃縮脫水的機理主要表現在半焦對污泥中微細顆粒的吸附作用以及半焦對污泥疏水性能的改善作用。
　　通過TG-DTG分析可知，經半焦調質后污泥的著火點Ti、峰值溫度Tm以及活化能E分別從調質前的181.2℃、256.9℃、19.08kJ/mol提高至474.0℃、548.0℃、88.36kJ/mol，且原污泥DTG曲線中的兩個明

5、顯的峰也因半焦的摻入而發(fā)生重合，從而使其避免了原污泥單獨燃燒可能出現的熄火等嚴重的工業(yè)事故的可能性。將濃縮污泥與株洲煙煤以1:5（干基）的比例混配后得到的混配物的燃燒性能與株洲煙煤的燃燒性能極其接近。故，若選用合適的煤與濃縮污泥以合適的比例直接混配制污泥煤漿，其燃燒性能與單種煤單獨制備的水煤漿幾乎一致，將大大降低水煤漿的制漿成本，為污泥的資源化利用途徑開辟了新的思路。
　　采用成漿實驗法分別對焦沫、污泥與焦沫混合物、鋸木屑與云南煤

6、共熱解焦進行成漿實驗，探討添加劑、粒度級配、成漿原料的組成等因素對其成漿性能的影響。結果表明：實驗室自主研發(fā)的復合添加劑DCSA最有益于提升焦沫、污泥與焦沫混合物的成漿性能。就焦沫單獨成漿而言，隨著焦沫中≤75μm的顆粒占漿體中總焦沫的質量比的增大，水焦?jié){的成漿濃度逐漸降低，成漿濃度和流變特性逐漸增強。當焦沫中≤75μm的顆粒占焦沫總質量的75%時，添加1%的DCSA可制備性能優(yōu)良的水焦?jié){。此時，水焦?jié){的定粘濃度可達到70.63%，水焦

7、漿的呈現良好的假塑性特性和流變性能，且其穩(wěn)定性良好，可保持7天不產生軟沉淀。就污泥與焦沫混合物共成漿而言，污泥摻入量對污泥與焦混合物的成漿性能有顯著影響，污泥摻入量（x）與污泥焦?jié){的定黏濃度（φ)呈良好的線性相關關系:φ=69.656-2.5885x,R2=0.98013。隨x的增加，污泥焦?jié){的定黏濃度逐漸降低，假塑性特性逐漸增強。將鋸木屑、云南煤分別在500℃下熱解1.5h，所得到的生物焦、半焦的成漿濃度分別由熱解前的29.21%、5

8、4.63%提高至38.57%、60.19%。在相同制漿條件下，鋸木屑與云南煤共熱解焦的成漿性能明顯優(yōu)于鋸木屑、云南褐煤分別單獨熱解再混合的焦（生物焦與半焦的混合物，簡稱混合焦）的成漿性能。共熱解焦?jié){和混合焦?jié){均從總體上表現為假塑性特性，但當熱解原料中鋸木屑含量w≥50%時，共熱解焦?jié){的流變特性與生物焦?jié){類似，在剪切速率較低的條件下，具有明顯的剪切變稠特性，表現出較強的脹塑性。共熱解焦的成漿性能優(yōu)于混合焦的原因在于鋸木屑和云南煤在共熱解過