论文部分内容阅读
随着我国社会经济、城镇化和工业化的快速发展，城市污水产量逐年增加，作为城市污水处理的副产品，污泥产量也随之急剧增长，污泥的无害化和资源化处理已迫在眉睫。利用水泥窑协同处置污泥技术以其独特的优势，成为各国专家关注的焦点。本课题研究了污泥焚烧对水泥生产过程的影响，旨在为水泥窑协同处置污泥技术的开发奠定基础。本文分析了污泥的理化特性；针对工业实际条件，研究了干化温度对污泥热值的影响；分析了污泥在焚烧过程中的能量变化，确定了污泥干化的动力学活化能和指前因子；研究了污泥对水泥生料易烧性和熟料矿物组成的影响；分析了重金属在污泥干化和焚烧过程中的挥发与固化特性。结果表明：干化污泥的热值随干化温度的升高而减小，污泥经100℃350℃干化后，其高位热值在14077KJ/Kg9810KJ/Kg之间。通过对污泥干化数据的拟合，确定污泥恒温干化的动力学活化能E、指前因子A分别为5.95KJ/mol. K，0.0468s-1。污泥焚烧灰对水泥生料的硅率和和铝率影响不大，但会使石灰饱和系数快速降低；污泥可以改善生料的易烧性，降低熟料中f-CaO含量。当污泥灰掺量小于1%时，污泥中的重金属可以降低液相形成温度，改变硅酸盐矿物相的晶格结构，使C3S含量增加；但随着污泥灰掺量的增大，SiO2在生料中的比例继续上升，熟料中C3S比例开始下降。含水率低于65%的干化污泥，在分解炉中焚烧可以替代部分煤粉，其中含水率为65%时，焚烧产生的热量可以维持分解炉内的温度，而含水率30%的污泥，可替代标准煤133.5kg/t污泥；而干化污泥与增湿塔回灰的混合物在分解炉内焚烧，则需要补充一定的煤粉才可以维持温度稳定。污泥在150℃300℃低温下干化其中的Pb、Cr、Cd、As等重金属基本不挥发；在300℃的温度下干化污泥，其中的Hg会挥发掉67%左右；水泥熟料形成过程中重金属的平均固化率为：Pb62.38%，Cr59.53%，Cd61.3%，Hg26.14%，As60.74%。在整个干化焚烧过程中污泥中的Hg超过90%挥发。