城市污泥热解及残渣气化制备富氢燃气

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1.19g/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％。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

2 实验原料的制备及其化学特性

3 污泥热解实验研究

4 污泥与生物质共热解实验研究

5 污泥热解残渣水蒸气气化研究

6 结论与展望

致谢

参考文献

附录1 攻读学位期间发表的论文目录