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造纸黑液一种严重的工业污染源,其废水具有色度大、味臭、碱度大、有机物含量高等特点,约占造纸废水COD总排放量的90%,对环境的危害非常大。目前对木浆黑液的处理主要用传统碱回收炉(Tomlinson碱回收炉),但草浆黑液因其粘度大、硅含量高等特点并不适宜该技术。本文提出了用黑液气化技术(BLG)处理草浆黑液的新思路,研究了芦苇浆黑液热解的反应特性及反应动力学,并在小型流化床试验台中开展热解气化试验,为开发、应用草浆黑液的流化床气化技术提供参考。首先,采用TG/DTG技术研究芦苇浆造纸黑液的热解特性。研究表明,芦苇浆黑液热解可以分为3个温度区间,分别为183~350℃、350~560℃和560~800℃,前两个阶段主要是有机物挥发分析出区,第3个阶段为碱金属盐分解、挥发、反应区。第一阶段失重率最大,随着升温速率的增加,热解过程出现明显的热滞后现象,热解速率和脱挥速率升高,固体转化率以10℃/min的升温速率为界,随着升温速率的升高先降低后升高。其次,在小型流化床气试验台上开展了不同温度下(530、580、630、680、730和780℃)芦苇浆黑液颗粒及液滴的热解(N2)和燃烧(空气)试验,对芦苇浆黑液热解和燃烧过程中的主要气相产物进行实时在线采集并测定随气体析出的Cl、Na、K离子浓度。结果表明黑液燃烧的碳转化率在95%以上,但气相产物中的可燃气体比例远低于热解。对于燃烧处理,各气体组分按比例由高到低依次为:CO2>CO>CH4>H2>CnHm,温度的影响不明显。对于热解处理,气相产物中CO2、CH4和CnHm的比例随着操作温度的升高而降低,H2和CO的比例随着操作温度的升高而升高。温度对液滴燃烧、颗粒燃烧及颗粒热解的Na、K元素迁徙影响不大,而对液滴热解的气相产物中Na、K元素的含量影响较大,尤其当温度高于680℃以后,液滴热解释放到气相产物中的Na、K元素远高于其他3种试验条件。颗粒热解的Cl离子释放率随温度的升高而大幅增加,而其他3种试验条件的Cl离子释放率受温度的影响不大。最后,在小型流化床实验台上开展不同床温下(530、580和630℃)芦苇浆黑液的连续给料气化试验研究,实时在线分析主要气体产物的释放特性及Cl、Na、K离子的迁徙随气化温度的变化规律。研究表明,芦苇浆黑液的气化过程根据气相产物的释放规律可以分为3各阶段:快速上升阶段、缓慢上升阶段和平衡阶段。气化温度越高,前两个阶段所用时间越短,且稳定后气相产物尤其是H2得率越高。气化温度对平衡后各组分比例影响不大,从高到低依次为H2(53%)、CO2(22%)、CO(12%)、CH4(11%)、CnHm(2%)。3种床温下的气相产物中K元素的析出量随着温度的升高几乎没有变化;Cl元素的析出量随着温度的升高略微增加;Na元素的析出量在530℃到580℃之间略有减少,但在580℃到630℃中间迅速增加,几乎为原来的2倍多。因此,芦苇浆黑液气化时要合理选择温度,使得增加产气率的同时减少Na元素的析出。