城市污水污泥抑制秸秆流化床燃烧粘结的机理研究

城市污水污泥抑制秸秆流化床燃烧粘结的机理研究

作者:师大云端图书馆 时间:2015-09-07 分类:期刊论文 喜欢:2425
师大云端图书馆

【摘要】流化床燃烧技术由于其燃料适应性广、燃烧效率高及污染物排放少等优点,是大规模高效利用生物质最有前途的技术之一。秸秆资源在我国生物质资源中占有重要地位,然而由于秸秆中碱金属含量较高,在流化床燃烧过程中,易引发结焦、床料粘结、积灰及腐蚀,其中最突出的是床料粘结导致流化失败的问题。解决秸秆流化床燃烧过程中碱金属引发的粘结问题,对于秸秆的利用具有很高的实用价值。本论文提出利用城市污水污泥(以下简称污泥)与秸秆混烧解决秸秆流化床燃烧过程中粘结问题的新思路。主要研究了污泥与秸秆混烧特性;探索了污泥对秸秆流化床燃烧过程中粘结问题的影响;阐明了污泥中磷元素对秸秆中碱金属元素迁移转化行为的影响以及与碱金属间的反应机理;最终掌握利用污泥控制秸秆流化床燃烧粘结的方法。利用热重-质谱联用技术(TG-MS)对秸秆与污泥混烧特性以及气体产物释放规律进行研究。研究结果表明:秸秆、污泥单独燃烧及秸秆与污泥混烧的失重过程主要分成两个阶段:挥发分的析出和燃烧及固定碳的燃烧。对于秸秆与污泥混合燃料,挥发分析出阶段主要受秸秆燃烧控制,碳燃烧阶段主要受污泥燃烧控制,污泥的掺混降低了秸秆燃烧的综合燃烧特性,但有利于降低秸秆燃烧过程中CO2、NH3、HCN和NO气体析出峰的离子强度。采用立管炉实验系统,研究了污泥对秸秆燃烧过程中碱金属迁移转化特性。研究结果表明,污泥对秸秆中碱金属具有捕集作用,形成了高熔点的硅铝酸盐KAlSi2O6、KA1Si3O8和磷酸盐Ca9MgK(PO4)7。以三种磷酸盐(磷酸二氢铵NH4H2PO4、磷酸二氢钙Ca(H2PO4)2·H2O、磷酸钙Ca3(PO4)2)为富磷添加剂与麦秆混烧,研究了混烧过程中碱金属的迁移转化规律以及含磷添加剂与碱金属的反应机理。研究结果表明:三种富磷添加剂与麦秆混烧提高了碱金属在底灰中的固留率,抑制了碱金属以气态形式析出;有利于抑制低熔点碱金属盐的生成以及低温共熔现象的发生;NH4H2PO4和Ca(H2PO4)2·H2O与麦秆中的碱金属反应主要生成CaK2P2O7;Ca3(PO4)2与麦秆中的碱金属反应主要生成Ca10K(P04)7.Ca10Na(PO4)7和Ca5(PO4)3Cl。选择Ca3(PO4)2为污泥中磷的模型化合物,深入研究污泥与麦秆混烧过程中P与碱金属的反应机理。Ca3(PO4)2与KCl在温度高于800℃时生成Ca10K(PO4)7和Ca5(PO4)3Cl,此反应揭示了污泥麦秆混烧过程中磷酸钾盐的生成机理。利用5kW鼓泡流化床实验装置,研究污泥对麦秆流化床燃烧粘结失流特性的影响。研究结果表明,污泥的掺混可以降低麦秆燃烧过程粘结趋势延长失流时间。污泥灰对碱金属具有捕集作用,使碱金属生成高熔点的硅铝酸盐KA1Si3O8、KAlSi2O6和磷酸盐Ca9MgK(PO4)7,抑制了碱金属元素与石英砂床料之间的反应,从而有效抑制麦秆燃烧时粘结失流问题的发生。通过污泥中磷的模型化合物Ca3(PO4)2与麦秆混烧研究污泥中磷对麦秆燃烧粘结失流特性的影响,实验结果证明了污泥中P对麦秆燃烧粘结失流的抑制作用。随着床层温度升高,需要增加Ca3(PO4)2的掺混量以抑制粘结失流发生。基于Gibbs自由能最小化法,利用FactSage6.1热力学平衡软件计算了秸秆与污泥混烧过程中碱金属的平衡分布,为利用污泥控制碱金属问题提供了理论基础。计算结果表明,秸秆中K和Na的化学形态分布有很大的不同。随着燃烧温度的升高,K更易以熔融态和气态形式存在;与玉米秆相比,麦秆在燃烧时碱金属分布中熔融态和气态的摩尔百分比更大;与秸秆相比,污泥中的碱金属主要以固态或者熔融态存在;秸秆与污泥混烧会改变秸秆中碱金属的分布,掺混质量比对秸秆与污泥混合物在不同温度下对K化学形态分布的影响较大,对Na化学形态分布影响较小;污泥有助于改善秸秆单独燃烧时碱金属的分布,有利于高熔点硅铝酸盐KA1Si2O6生成,减少气态KC1的释放。
【作者】李琳娜;
【导师】吕清刚;
【作者基本信息】中国科学院研究生院(工程热物理研究所),热能工程,2014,博士
【关键词】秸秆;城市污水污泥;流化床燃烧;碱金属;磷;

【参考文献】
[1]柳萌.现代大高炉薄壁内衬技术[J].炼铁.2001(03)
[2]王佩.明代地方官学生员日常生活研究[D].华中师范大学,教育史,2014,硕士.
[3]刘建林.跨临界CO_2热泵地板辐射采暖系统研究[D].华北电力大学,供热、供燃气、通风及空调工程,2012,硕士.
[4]商报记者孙黎明 任忠君实习生龙搏腾宇.东城再造西城再战九龙坡建八大功能板块[N].重庆商报,2013-10-14A04.
[5]张卫芳.北京市公租房项目REITs模式研究[D].北京建筑大学,项目管理(专业学位),2013,硕士.
[6]千海.基于磺化杯芳烃的刺激响应超分子聚合物[D].南开大学,有机化学,2012,硕士.
[7]魏洪普.通用发酵罐设计与强度分析[D].河北科技大学,机械工程,2014,硕士.
[8]郭慧青.董必武林业观探析[D].华中师范大学,马克思主义中国化研究,2013,硕士.
[9]温晏.光学性斜视猫视皮层17区突触超微结构及神经生长因子表达的变化[D].济南大学,眼科学,2012,硕士.
[10]李涛.对我国体育慈善组织的研究[D].河北师范大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[11]陈行堤.拟共形映照及其在调和映照中的应用[D].上海交通大学,2007.
[12]李丹.以玉米秸秆为原料的天然吸油材料的制备及性能分析[D].天津大学,化学工程,2013,硕士.
[13]王可为.非离子Gemini表面活性剂的合成及性能表征[D].大连理工大学,电化学工程,2003,硕士.
[14]王宏武.基于民办高校的广东KJ学院营销问题与对策研究[D].广东工业大学,工商管理(专业学位),2013,硕士.
[15]周必彧,周礼.产业集群不同发展阶段的竞争力提升对策研究:以浙江为例[J].浙江工业大学学报(社会科学版),2014,02:159-164.
[16]卢燕飞.拼接图像的被动认证技术研究[D].北京交通大学,2014.
[17]张伦玠.轮式自动导航机器人的研制[D].广东工业大学,机械电子工程,2004,硕士.
[18]李冠群,高辉,周灿丰,曹军.预制孔形状对摩擦叠焊单元成形影响的数值分析[J].热加工工艺,2014,21:149-151.
[19]林诗健.企业集团财务风险控制信息系统架构研究[D].广东外语外贸大学,会计学,2013,硕士.
[20]刘鲁楠.电动汽车用LiFePO_4动力电池组SOC估算算法研究[D].湖北工业大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[21]夏平.沪深两市上市公司并购房地产企业绩效研究[D].浙江工业大学,2009.
[22]吕兴亚,严星刚,钱龙军,张嗣瀛.状态反馈块解耦的分块方法[J].控制与决策,1997,04:295-300+331.
[23]汪艳.博物馆公办民营运营研究[D].华东师范大学,美术学,2013,硕士.
[24]曹天野.水溶性稀土上转换纳米材料用于小动物活体成像的研究[D].复旦大学,无机化学,2013,博士.
[25]张建彬.基于企业视角的产业集群品牌竞争力研究[D].华侨大学,企业管理,2014,硕士.
[26]张维松.T银行中小企业信贷管理研究[D].大连理工大学,工商管理(专业学位),2012,硕士.
[27]舒鑫.DNA检测中新型纳米探针的制备及应用[D].南京大学,高分子化学与物理(专业学位),2012,博士.
[28]靖常峰.GIS服务链模型研究及基于工作流技术的实现[D].浙江大学,2008.
[29]汪东欣.大型主氦变频驱动电机电磁设计方法研究与强度校核[D].哈尔滨理工大学,电机与电器,2012,硕士.
[30]穆瑞娜.Keggin型杂多酸催化合成乙酸正戊酯的研究[D].兰州理工大学,化学工艺,2013,硕士.
[31]陈双艳.一株大肠杆菌O104的表型及基因型鉴定[D].大理学院,流行病与卫生统计学,2013,硕士.
[32]张范守.顾客感知价值与超市自有品牌购买意愿关系研究:信息搜寻行为的调节效应[D].浙江理工大学,企业管理,2013,硕士.
[33]董园飞.中外开放课程比较研究[D].江苏师范大学,教育技术学,2013,硕士.
[34]刘珍珍,周文学.全日制硕士专业学位研究生教育质量评价主体博弈研究——以内蒙古自治区为例[J].教育与教学研究,2015,03:76-80+129.
[35]崔辰州.天文学的新革命——虚拟天文台[J].天文爱好者,2001,05:24-26.
[36]余旺.城市污水厂脱水污泥生物干化工艺的优化研究[D].广东工业大学,环境工程,2013,硕士.
[37]李新军,达庆利.再制造成本随机分布的生产优化问题研究[J].控制与决策,2008,01:41-45.
[38]徐统业.宇宙线标定系统(CoRaRS)—探测器通用测试平台的研制与应用[D].山东大学,粒子物理与原子核物理,2014,博士.
[39]高雯婧.薄膜光学滤光片的实验制备及其光学特性研究[D].西安建筑科技大学,光学,2013,硕士.
[40]李琢.复杂网络同步研究[D].广西大学,理论物理,2004,硕士.
[41]郝建亮.火药微量水分在线检测系统的设计[D].中北大学,仪器仪表工程,2014,硕士.
[42]王艳.混沌技术在RFID安全认证协议中的应用研究[D].河北工程大学,计算机应用技术,2012,硕士.
[43]袁玲.民国北京政府时期上海红十字运动研究[D].苏州大学,中国近现代史,2014,硕士.
[44]陈海庆,赵峰,金莉,方新城.时态数据的一种挖掘算法[J].计算机与数字工程,2003,02:15-17.
[45]赵欣翔.考虑关节柔性的重载工业机器人结构优化研究[D].哈尔滨工业大学,机械电子工程,2013,硕士.
[46]张景鹏.IMT-Advanced信道建模及仿真[D].西安电子科技大学,电子与通信工程,2013,硕士.
[47]刘凡.基于概念格扩展模型的关联规则挖掘[D].合肥工业大学,2005.
[48]吴东红.平等对话 体验过程[D].福建师范大学,教育,2003,硕士.
[49]黄婧.我国城镇居民资产组合财富效应比较研究[D].长沙理工大学,统计学,2012,硕士.
[50]任超群,顾杰,张娟锋,贾生华.土地出让价格信号引起的房价变化时空扩散效应[J].地理研究,2013,06:1121-1131.

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