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污泥在不同氧浓度下燃烧排放特性研究

作　者: 万嘉瑜
导　师: 金余其；池涌
学　校: 浙江大学
专　业: 动力工程及工程热物理
关键词: 污泥富氧燃烧氧浓度燃烧特性排放特性
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

伴随社会的进步和发展,污泥的产生量正在逐年增长,如何实现对污泥无害化、减容化和资源化利用一直是近年城市建设和国家发展中的重要内容。焚烧作为能够较大实现减容化和无害化的技术,目前在污泥处理中逐渐被加以利用。但是,由于污泥热值不高,往往需要在焚烧过程中添加煤等辅助燃料,造成了额外的资源使用。污泥富氧燃烧是一种将污泥处理和富氧燃烧相结合的技术,它不仅能够发挥富氧燃烧的技术优势,同时还能够弥补污泥处理过程中热值不足的问题,具有较强的节能、环保价值。本文以此作为研究背景,选用杭州四堡污水厂污泥作为研究对象,通过理论计算分析、热重实验、水平管式炉试验、流化床燃烧试验和气体燃烧试验研究了氧浓度对污泥燃烧排放特性的影响。通过理论计算定量分析得出,氧浓度的增加可以显著降低送风量、烟气量和排烟热损失,同时还可以提高绝热火焰温度,使工况达到能够维持稳定燃烧的效果。热重实验表明,在一定范围内,随氧浓度的提高,着火温度降低,反应速率加快,综合燃烧性能随着提高。根据实验结果建立了动力学模型,得出氧浓度对反应级数n、活化能E和指前因子A等动力学参数无显著影响,模型与实验结果吻合较好。在此基础上,通过管式炉试验和流化床试验对不同氧浓度下的气体排放特性、灰渣形态和重金属迁移特性进行了研究,得出NOX、SO2、灰渣形态和灰渣中重金属等随氧浓度的变化规律,并对此进行了原因分析。结合上述试验,本文还对气体在不同氧浓度下的燃烧特性进行了分析。最后,综合理论分析和试验研究中的一致性和互补性,本文认为适合污泥试样进行富氧燃烧的理想工况为氧浓度在25%～35%的范围。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-31
  1.1 污泥的处理及研究现状  9-13
    1.1.1 国内污泥产生现状  9
    1.1.2 国内外污泥处理研究现状  9-13
  1.2 富氧燃烧的意义及应用现状  13-17
    1.2.1 富氧燃烧的意义  13
    1.2.2 富氧燃烧的应用  13-17
  1.3 富氧燃烧的研究现状  17-23
    1.3.1 燃烧特性  17-20
    1.3.2 排放特性  20-23
  1.4 本文研究内容  23-25
  参考文献  25-31
2 污泥在不同氧浓度下理论计算和分析  31-42
  2.1 物质平衡和热平衡计算  31-35
    2.1.1 氧浓度对送风量的影响  31-32
    2.1.2 氧浓度对烟气特性的影响  32-34
    2.1.3 氧浓度对绝热火焰温度的影响  34-35
  2.2 氧浓度对NO_X、SO_2排放的影响  35-38
  2.3 氧浓度对重金属迁移特性的影响  38-39
  2.4 本章小结  39
  参考文献  39-42
3 污泥在不同氧浓度下热重实验研究  42-54
  3.1 实验概述及实验装置  42-43
    3.1.1 概述  42
    3.1.2 实验装置  42-43
  3.2 氧浓度对燃烧特性的影响  43-46
    3.2.1 氧浓度对TG、DTG曲线的影响  43-44
    3.2.2 氧浓度对燃烧特性的影响  44-46
  3.3 氧浓度对动力特性的影响  46-51
    3.3.1 动力特性研究方法  46-47
    3.3.2 氧浓度对动力特性的影响  47-51
  3.4 本章小结  51-52
  参考文献  52-54
4 污泥在不同氧浓度下管式炉试验研究  54-68
  4.1 试验装置及工况概述  54-56
    4.1.1 概述  54
    4.1.2 试验装置  54-55
    4.1.3 试验工况  55-56
  4.2 氧浓度对气体排放特性的影响  56-59
    4.2.1 氧浓度对燃烧过程及CO排放的影响  56-57
    4.2.2 氧浓度对NO_X排放的影响  57-58
    4.2.3 氧浓度对SO_2排放的影响  58-59
  4.3 氧浓度对灰渣形态及重金属富集特性的影响  59-65
    4.3.1 分析仪器概述  59-60
    4.3.2 氧浓度对灰渣形态的影响  60-62
    4.3.3 氧浓度对灰渣重金属富集特性的影响  62-65
  4.4 本章小结  65-66
  参考文献  66-68
5 不同氧浓度下流化床污泥焚烧试验及可燃气体燃烧试验研究  68-79
  5.1 流化床焚烧试验  68-72
    5.1.1 概述  68
    5.1.2 试验装置  68-69
    5.1.3 试验工况  69-70
    5.1.4 氧浓度对流化床床温的影响  70-71
    5.1.5 氧浓度对流化床焚烧气体排放特性的影响  71-72
  5.2 可燃气体燃烧试验  72-76
    5.2.1 试验概述  72-73
    5.2.2 试验装置及工况  73-74
    5.2.3 氧浓度对燃烧特性的影响  74-76
  5.3 本章小结  76-77
  参考文献  77-79
6 全文总结及工作展望  79-82
  6.1 全文总结  79-81
  6.2 工作展望  81-82
攻读硕士学位期间发表录用论文  82-83
致谢  83

污泥在不同氧浓度下燃烧排放特性研究

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