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城市污泥热解及残渣气化制备富氢燃气

作　者: 张艳丽
导　师: 肖波
学　校: 华中科技大学
专　业: 环境工程
关键词: 城市污泥热解生物质残渣水蒸气气化
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

污泥是城市污水处理厂的伴随产物,随着社会文明的进步以及环保水平的提高,我国污水处理能力和处理量也在逐年增长,产生的污泥量也在不断增加,污泥的处理处置问题已成为世界性的课题。目前国内污泥的处理处置率很低,主要是填埋和农用,也有一部分进行焚烧处理,而这些处理方式均会导致不同程度的二次污染问题。污泥热解技术具有可回收能源和有用物质、技术不复杂、气体能源产品可不需要储存、对不同的物料成分可以灵活运行等优点。本文使用固定床反应器,以制备气体燃料为目的,对城市污水处理厂的污泥进行了热解资源化研究。主要研究内容及成果如下:以污泥为原料进行了热解实验,考察不同反应条件对热解效果的影响。得出在本实验的操作条件下,污泥热解制备气体燃料最佳的反应条件为:温度为900℃,固相停留时间16min,使用白云石催化剂。此时,气体产率达31.51%,所得气体中可燃组分H₂、CH₄和CO的总含量达到了45.65%,计算得气体产率为0.34m3/kg,H₂产率为2.83mol/kg,产气热值为8039.77kJ/m3。对500℃时生成的焦油进行了成分分析,发现焦油中N和O含量较高,若用于燃烧可能会产生较多的二次污染物。分别用干污泥和湿污泥与生物质混合,进行共热解实验。结果发现,当干污泥中掺混50%时,能有效提高污泥热解的气体产率。湿污泥与生物质进行混合热解时,随混合物中生物质比例的增加,温度的增加,气体产率、气体热值逐渐增加。对污泥热解残渣进行了水蒸气气化反应。分别改变温度、固相停留时间、水蒸气流量和催化剂等条件,考察其对气化结果的影响。得出污泥热解残渣水蒸气气化制取富氢燃气的最佳条件是:反应温度850℃,固相停留时间15mmin,水蒸气流量1.19 g/min,添加白云石催化剂。此时,气体产率为了0.51m3/kg,H₂产率为13.07mol/kg,产气热值为7278.5kJ/m3。所得气体中H₂体积含量达56.9%。

城市污泥热解及残渣气化制备富氢燃气

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