【摘 要】
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目前,污水污泥的产量日益增长,人们对妥善处置污泥的需求日渐强烈。协同焚烧作为一种实现污泥减量化、稳定化、无害化和资源化处置的方式,受到了各地的推广。因为污泥具有复杂的成分,其燃烧反应比常见的燃料更为晦涩难懂,所以有必要研究污泥掺混燃烧过程的燃烧行为和动力学参数,为现有焚烧设施的改造设计及工况选择提供理论上的指导。本文基于热失重仪器,开展了珠海市政污泥与神华煤和印尼煤、广州市政污泥与城市生活垃圾的掺
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目前,污水污泥的产量日益增长,人们对妥善处置污泥的需求日渐强烈。协同焚烧作为一种实现污泥减量化、稳定化、无害化和资源化处置的方式,受到了各地的推广。因为污泥具有复杂的成分,其燃烧反应比常见的燃料更为晦涩难懂,所以有必要研究污泥掺混燃烧过程的燃烧行为和动力学参数,为现有焚烧设施的改造设计及工况选择提供理论上的指导。本文基于热失重仪器,开展了珠海市政污泥与神华煤和印尼煤、广州市政污泥与城市生活垃圾的掺混燃烧实验,对实验的样品特性、燃烧特性和不同动力学模型的适用性进行了研究。在本文的研究中,不同来源的污泥的各种性质大相径庭,但两种污泥的灰分含量都较高且固定碳含量较低。在燃煤和城市生活垃圾中掺烧污泥都会降低样品的灰熔点,并增加样品的结渣倾向。掺混污泥在整体上会对两种燃煤的燃烧产生抑制作用,而对城市生活垃圾的影响则表现为燃烧反应初期的轻微抑制作用以及反应后期的显著协同作用。本文通过对污泥燃烧行为的分析,将污泥的燃烧分为三个阶段:轻组分挥发分的挥发和燃烧,重组分挥发分的挥发和燃烧和固定碳的燃烧,以燃烧阶段作为切入点来划分分布式活化能模型的伪组分,提出了一种适用于分析污泥等复杂物质燃烧动力学的多阶分布式活化能模型（M-DAEM）。在污泥掺烧燃煤与污泥掺烧城市生活垃圾的两种协同燃烧的场景中,本文使用Kissinger-Akahira-Sunose法、Coats-Redfern积分法、单阶DAEM法和M-DAEM法分析了污泥的混燃动力学。四种动力学模型对实验数据的拟合效果排列如下:M-DAEM法＞单阶DAEM法＞Coats-Redfern积分法＞Kissinger-Akahira-Sunose法。M-DAEM对所有样品实验数据的拟合校正决定系数都达到了0.999以上,可以精准地复现出污泥掺混燃煤或城市生活垃圾的燃烧过程。此外,通过对模型功能应用的拓展研究,M-DAEM可以获得燃烧反应的活化能分布及补偿效应关系式,评估各个动力学参数的重要性,并预测未知工况下的实验数据。
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