【摘 要】
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作为大宗固体废物,城镇污水污泥和煤泥含水率都高,二者可协同脱水处理,然后在煤粉炉中掺烧进行燃烧处置和实现能源化利用。但是,煤泥和污泥灰成分组成差异大,掺烧过程中两种燃料的灰颗粒、无机矿物质成分之间的相互作用影响成灰行为和颗粒物生成特性。因此,本论文基于沉降炉燃烧实验,通过对燃烧固体产物的系统表征和分析,研究污泥、煤泥粉燃烧和二者掺烧过程中成灰行为和颗粒物生成特性。两种污泥粉燃烧及热解实验研究表明,
【基金项目】
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国家自然科学基金联合基金重点项目（U1910214）；
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作为大宗固体废物,城镇污水污泥和煤泥含水率都高,二者可协同脱水处理,然后在煤粉炉中掺烧进行燃烧处置和实现能源化利用。但是,煤泥和污泥灰成分组成差异大,掺烧过程中两种燃料的灰颗粒、无机矿物质成分之间的相互作用影响成灰行为和颗粒物生成特性。因此,本论文基于沉降炉燃烧实验,通过对燃烧固体产物的系统表征和分析,研究污泥、煤泥粉燃烧和二者掺烧过程中成灰行为和颗粒物生成特性。两种污泥粉燃烧及热解实验研究表明,随温度的升高,污泥粉燃烧生成的灰颗粒尺寸集中于50μm～200μm。因熔聚-膨胀作用导致灰颗粒尺寸明显大于焦颗粒,1300℃的灰中约有2.3%～2.5%（质量）的漂珠。两种污泥在1100℃以上燃烧时生成大量、熔融的焦和灰颗粒,但熔融程度取决于其灰成分组成和温度。污泥燃烧生成的PM10（空气动力学直径?10?m颗粒物）呈三模态分布。随温度升高PM10生成增加,PM1（空气动力学直径?1?m颗粒物）显著增加。相同温度下BSS的PM1、PM10生成量低于ASS,主要因为BSS灰量多、Si O2含量高对碱金属捕集作用强;且BSS成灰时熔聚作用强而破碎弱导致超微米颗粒生成少。三种煤泥粉燃烧和煤泥掺烧污泥（质量比为10%、30%和50%）的实验研究表明,三种煤泥的灰尺寸都较大,大多数呈大颗粒团聚体形貌,少数发生破碎,体现出燃烧成灰时的破碎-熔聚机理,这与煤泥的灰成分组成和熔融特性有关。煤泥中主要矿物质为高岭石、石英、黄铁矿和铝硅酸盐粘土矿物等,燃烧后转化生成莫来石、赤铁矿等和玻璃体物质。两种灰颗粒之间有碰撞-团聚相互作用,而污泥灰可促进灰团聚、熔融,导致高掺烧比时形成较多大尺寸、熔融、半熔融灰颗粒,其尺寸分布及形态接近污泥灰。煤泥的灰熔融特性和掺烧比例影响相互作用的程度,因此,工程上控制污泥的掺混比例可减轻掺烧时锅炉的结渣倾向。煤泥燃烧、煤泥掺烧污泥的颗粒物生成特性研究观察到,三种煤泥燃烧生成的颗粒物呈三模态分布,具体分布形状与污泥不同,表现为细模态峰值尺寸较大、颗粒较粗;煤泥燃烧生成的PM10低于污泥,PM1的主要元素是P+S+Cl和Na+K+Mg,PM1-10主要元素是Al+Si+Ca+Fe。煤泥掺烧污泥时,煤泥的无机矿物质捕集污泥释放的碱金属影响PM1生成,而两种灰颗粒的碰撞-熔聚和污泥灰的促熔作用改变中间模态等超微米颗粒的生成,改变程度取决于掺烧比例和煤泥的灰成分组成。ACS、BCS小比例掺烧污泥（分别＜30%和10%）,PM1减少,CCS掺烧污泥时PM1则增加。因此,工程上可依据燃料的灰组成特性,评价煤泥与污泥混烧时的颗粒物生成特性,甚至可确定掺烧比例,将掺烧作为减少颗粒物生成的措施。
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