不同粒径城市污泥热解和燃烧动力学研究

采用德国耐驰公司STA 409pc热重分析仪,对3个不同粒径的污泥颗粒(d≤0.25mm,0.25mm0.83mm)以升温速率20℃/min在纯氮和空气气氛中进行实验,并对污泥进行了元素分析和工业分析,对金属的含量进行测定.采用MATLAB 7.11.0(R2010b)中的surface fitting tool进行平面拟合的方法计算了相关的动力学参数.结果表明,污泥的热解可以分为3个阶段:水析出阶段(100～180℃)、挥发份热解阶段(205～550℃)和部分难挥发有机物与无机物的降解阶段(550～900℃).而污泥的燃烧可以分为4个阶段:水析出阶段(100～180℃)、挥发份的燃烧阶段(180～475℃)、碳燃烧阶段(475～595℃)和无机盐分解阶段(595～900℃).不同粒径下污泥热解第2阶段活化能约为48kJ/mol,反应级数为1.5～1.8.燃烧第2阶段的活化能约为33kJ/mol,反应级数为1.1～1.8.燃烧第3阶段活化能约为176kJ/mol,反应级数为1.1～1.2.     

城市污泥燃烧特性的实验研究

在热重分析仪上进行了城市污泥的燃烧实验,研究了在不同的加热速率（10℃/min、20℃/min、30℃/min）和不同的粒径（60-80目、80-100目和>120目）的条件下的污泥燃烧特性,并求取了反应动力学参数。发现污泥的燃烧过程可以当成由三部分组成：水分的蒸发、挥发分逸出及燃烧、挥发分燃尽及固定碳燃烧,加热速率及粒径大小均会影响反应动力学参数,但前者的影响并不明显,后者的减小会使反应活化能降低。     

城市污泥热解特性及燃烧特性实验分析

利用热重分析方法对污泥进行了热解特性实验,分析了污泥在不同升温过程中的基本失重规律。此外,热重曲线还说明污泥的燃烧方式与煤的燃烧方式不完全一样,污泥燃烧过程比较复杂,主要原因是挥发分析出阶段分为易挥发分析出和难挥发分析出两个阶段。实验表明,污泥可在较低温度下着火,并有着良好的燃烧特性,挥发分析出燃烧非常迅速,同时有一部分物质极难分解。煤的燃烧过程与污泥的燃烧过程存在明显的差异。     

城市污水污泥热解和燃烧的实验研究

利用热重分析仪对城市污水污泥分别在氮气和空气气氛下进行热解和燃烧特性实验研究,分析了污泥在不同气氛条件下热解及燃烧的反应机理,并采用微分法确定了燃烧反应的机理方程,求出污水污泥反应动力学参数活化能和频率因子.实验研究的结果为污泥流化床焚烧炉的设计计算提供理论依据.     

香港城市污泥热解特性实验

为了解香港城市污水污泥的热解特性,利用热重分析仪(TGA)对2个污水处理厂的干污泥进行了研究,探索了样品量、样品粒径和升温速率对热解的影响,建立了热解动力学模型.实验结果表明:干污泥的热解失重过程可分为2～3个阶段,在中低温段挥发分析出较多,热解反应剧烈;样品粒径在63～800μm内,颗粒粒径对污泥的热解影响不明显.随着升温速率的增加,热解特征温度呈升高的趋势;污泥热解的反应级数在1～2之间,整体平均活化能约60～72 kJ·mol-1.模拟计算表明线性叠加模型能够较准确描述香港城市污泥的热解过程.     

不同气氛下柴油机排气微粒的燃烧特性实验研究

柴油机排气微粒捕集器的关键技术之一就是捕集器的再生.应用热重/差热同步分析仪,在空气、氧气两种气氛下对柴油机排气微粒进行燃烧特性实验,并就微粒的失重曲线和燃烧特性曲线、燃烧特征参数以及燃烧反应动力学等方面进行了分析.结果可以为柴油机排气微粒捕集器再生技术的实施提供指导和依据.     

污泥燃烧动力学特性的研究

在空气气氛下应用热重-质谱联用仪(TG-MS)研究污泥燃烧的动力学特性.结果表明,污泥热解失重过程可分为干燥、半挥发分析出、可降解挥发分析出、不可降解挥发分析出和焦炭燃尽5个阶段.通过对试验结果的计算得出了污泥燃烧各阶段的动力学参数.     

不同海拔气体燃料燃烧和水温升特性实验研究

为研究在高海拔地区液化石油气燃料燃烧效率等问题,在海拔1000m至4500m的自然环境中,采用自制液化石油气燃烧试验装置并自行设计两种烧水壶进行实验研究.研究不同海拔、燃气流量、加热时间及水壶类型与沸点、水温升及温升速度之间的关系.结果表明,受海拔因素影响,燃料燃烧效率及热效率降低;海拔与水沸点、加热时间、温升速度及热效率具有对应的线性关系;不同海拔下,水加热时间与水温升之间线性相关;不同海拔地区,研究热水壶类型可以提高热效率.这为进一步提高高海拔地区燃料燃烧效率及热效率利用,居民环境改善具有现实意义.     

含油污泥清洁燃烧实验研究

含油污泥型煤化是含油固废资源化、清洁化有效利用的途径之一。对经过调质处理的含油污泥、热解处理的热解残渣与煤粉以不同比例混配制得的型煤的焚烧过程进行了研究,结果表明:型煤中调质处理污泥最佳添加量为32%、热解残渣最佳添加量为16%时,其热值可分别达到19 936.14、23 482.82 k J/kg以上。对于添加量为32%的调质污泥制成的型煤,以Ca/S(质量比)为2/1添加1.4%CaO和不同浓度的Fe2O3,其烟气中二氧化硫最高排放浓度从最初的70 mg/m3降低到48 mg/m3以下,型煤中固硫率可达95.23%。     

不同外部辐射热流下小尺寸原木燃烧特性实验研究

木材因其优异的隔热性能、力学强度和观赏价值而被广泛应用于建材、家具和工艺品中。作为一种可燃材料,木材的燃烧过程会经历热解、点燃、炭化与开裂。目前对于木材燃烧特性的研究,样本通常选用均质的人造板材或避开缺陷的原木。但实际情况下,不同树种结构各异,制备而成的原木板表面的纹理分布不均匀,同时原木中还存在木节等结构缺陷,这些因素都可能影响原木板材的燃烧过程。该文在火焰蔓延量热仪下开展小尺寸原木板材燃烧实验,使用3种树种（辐射松、白松、杉木）的原木,比较了不同外部辐射热流下原木的燃烧特性,获得了不同树种的典型燃烧行为、热释放速率曲线和点燃特性。结果表明,不同树种、不同纹理、结构缺陷（木节）会影响原木的燃烧行为。随着外部辐射热流的增加,原木的点燃时间缩短,热释放速率峰值增加。在该文实验工况范围内,外部辐射热流15 kW/m²时原木点燃时间的重复性差异最大约35%,高于均质人造板材,体现了原木结构非均质性对其燃烧特性的影响,但这一差异随外部辐射热流的增加而减小。对于同一树种,疏、密纹理样本的燃烧特性存在差异,辐射松疏、密纹理原木点燃时间差值最大可达500 s以上,且平行于纹理方...     

不同含水率下污泥流化特性试验研究

在流化床试验台上,对某造纸厂污泥颗粒在9种不同含水率下的流化特性进行了研究。试验结果表明:随着污泥含水率的增大,临界流化速度u_(mf)逐渐增大,床层压降波动变大,流化变得不稳定,流化状态由散式流化向聚式流化过渡。当含水率大于38%时,穿孔和沟流极易发生,污泥无法流化。由于不同种类的污泥流化性质差异较大,前人试验条件各不相同,有关u_(mf)的计算还没有统一的公式。基于试验数据,介绍了两类常用的u_(mf)经验公式,比较后采用更优的模型推导出了此类污泥的u_(mf)计算公式。其他种类污泥的u_(mf)计算公式可参考本文方法较快得到。     

不同初始质量小尺度松木燃烧特性实验研究

近年来,世界范围内森林火灾事故频发,造成了极大的人员伤亡和财产损失。目前对于木材堆垛燃烧特征的理论及模型研究较为缺乏。本文以典型松木材料为对象,开展了不同初始质量的小尺度松木燃烧特性实验,研究了松木的质量损失速率、火焰温度等燃烧特征。结果表明：松木的剩余质量和质量损失速率都呈现“缓慢下降—迅速降低—逐渐平缓”的趋势;在松木燃烧初期,相同时间内松木质量和损失速率呈反比;在松木燃烧中后期,松木质量和质量损失速率呈正比关系;松木燃烧初期的热释放速率增长趋势为t2^火的定量数学模型;同一工况下热电偶到火源距离与热电偶的温度峰值和波动程度呈反比,且温度峰值的出现时间和波动程度大致相同。     

不同加热气氛下模化城市生活垃圾氯释放特性的研究

在对国内外城市生活垃圾组成及变化规律研究的基础上，配制了能代表我国城市生活垃圾组成特性的模化城市生活垃圾(Model Municipal Solid Waste，MMSW)。采用TGA—FTIR联用技术模拟燃烧、热解工况，研究了不同升温速率、不同中途恒温时间等条件下MMSW的氯释放特性。研究结果表明：MMSW的氯起始释放温度和氯释放终止温度与MMSW热处理的气氛、升温速率均有关系，氯起始释放温度在350～420℃范围内变化；在燃烧、热解等条件下，MMSW中的氯基本以HCl气态形式释放，起始释放温度在燃烧条件下要比无氧条件(热解)下要低20～30℃；升温速率越快，氯起始释放温度越高，氯完全释放的时间间隔越短。研究还表明，在380～420℃恒温时间越长，越有利于MMSW中氯的完全释放。     

燃烧过程中铅颗粒粒径分布的实验研究

使用高3.4m、内径0.15m的一维炉实验台,对燃烧中铅颗粒的粒径分布进行了实验研究。铅元素以醋酸铅溶液的形式通过空气雾化引入到燃烧液化石油气的炉膛中。使用切割粒径从0.48～12.63μm的8级Andersen撞击器和切割粒径从0.030～10.0μm的12级静电低压撞击器(ELPI)进行采样,同时对铅颗粒物的质量浓度粒径分布和数量浓度粒径分布进行了测量。使用场发射扫描电镜(FESEM)对铅颗粒微观形貌进行了观察。结果表明,在质量方面,铅颗粒主要集中在亚微米区间,质量浓度的峰值在0.2～0.6μm之间;在数量方面,铅颗粒主要集中在0.03～0.4μm区间,数量浓度的峰值在0.2～0.3μm之间。     

燃烧过程中铅颗粒粒径分布的实验研究

使用高3.4m、内径0.15m的一维炉实验台,对燃烧中铅颗粒的粒径分布进行实验研究。铅元素以醋酸铅溶液的形式通过空气雾化引入到燃烧液化石油气的炉膛中。使用切割粒径从0.48~12.63μm的8级A ndersen撞击器和切割粒径从0.030~10.0μm的12级静电低压撞击器(ELP I)进行采样,同时对铅颗粒物的质量浓度粒径分布和数量浓度粒径分布进行了测量。使用场发射扫描电镜(FESEM)对铅颗粒微观形貌进行了观察。结果表明:在质量方面,铅颗粒主要集中在亚微米区间,质量浓度的峰值在0.2~0.6μm之间;在数量方面,铅颗粒主要集中在0.03~0.4μm区间,数量浓度的峰值在0.2~0.3μm之间。     

细水雾作用下固体PMMA燃烧特性的实验研究

利用三维激光粒子动态分析仪对细水雾喷嘴的雾场特性进行了测量,选择固体PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)作为典型燃料研究细水雾与聚合物火焰的相互作用过程,重点考察细水雾抑制熄灭PMMA火的机理以及细水雾对PMMA燃烧特性的影响.结果表明,在细水雾扑灭PMMA火的不同阶段,主导灭火机理不同.在火焰抑制初期,火焰冷却与氧气稀释起主导灭火作用;但火焰完全被熄灭,依赖于细水雾对燃料表面的有效冷却.细水雾可以有效降低PMMA火的热释放速率与组分生成速率,但氧浓度的降低会使燃烧变得更加不充分,有毒产物的生成比例提高.细水雾对烟气也具有显著的洗涤与冲刷作用,不仅提高了火场的能见度,还能吸附与溶解有毒产物,促使烟颗粒凝聚,从而降低聚合物火灾烟气的危害性.     

污泥燃烧过程中NOx排放特性的实验研究

在立式管式炉上进行了石化污泥和市政污泥的燃烧实验,研究了含水率、燃烧温度和污泥类型对于NOx排放特性的影响.通过控制干燥时间得到了不同含水率的污泥.研究结果表明,在含水率为5%~35%的范围内,石化污泥和市政污泥燃烧过程中的NOx排放量均随着含水率的升高而降低;在温度为700~900℃的范围内,两种污泥燃烧过程中的NOx排放量则随着温度的升高而增加;石化污泥的金属氧化物含量更高,使得在燃烧过程中的NOx排放量更大.并从NOx的生成机理上对这些结论作了具体的分析,解释了不同因素对NOx排放量的影响.     

胜利油田含油污泥的燃烧特性分析

依据胜利油田含油污泥的自身性质,以含油污泥的热重试验为基础,对比分析了含油污泥燃烧与热解的热重曲线,采用热重-微商热重(TG-DTG)法确定了不同升温速率条件下的着火温度和燃尽温度,利用Coats-Redfern积分法求解含油污泥的指前因子和表观活化能,并进一步分析升温速率对含油污泥燃烧特性的影响.结果表明:随着升温速率增加,燃烧速率、着火温度和燃尽温度不断提高,含油污泥的指前因子和表观活化能有所增大.     

不同喷油提前角下双燃料发动机的燃烧特性和稳定特性

针对天然气、柴油双燃料发动机,研究了不同引燃油提前角下双燃料发动机的燃烧和循环变动特性。结果表明:给定引燃油量,喷油提前角提前,缸内最大压力增大,缸内最大压力出现时刻提前;双燃料发动机的放热率特性曲线存在2个波峰,喷油提前角提前有助于引燃柴油完全燃烧,使得引燃能量更大,整体混合气燃烧更充分,放热持续时间缩短,放热速度加快;随着喷油提前角的提前,缸内最大压力和最大压升率显著增大,缸内最大压力的循环变动的变化不明显,最大压升率的循环变动的变化显著;缸内最大压力和平均指示压力与缸内最大压力对应的曲轴转角密切相关且随喷油提前角的提前向上止点移动,缸内最大压升率与其对应曲轴转角的相关性随着喷油提前角的提前而削弱;随着喷油提前角的提前,最大压力和平均指示压力的循环变动系数减小,喷油提前角为20°时最大压力循环变动系数最大,为5.4%,给定喷油提前角下平均指示压力的循环变动系数均小于4%。