含油污泥基型煤成型条件及燃烧速率研究(2)
图1 添加水量对型煤机械强度的影响Fig.1 Effect of added water on mechanical strength of briquette a.跌落强度图;b.抗压强度图;c.浸湿强度图
2.4成型压力对生物质含油污泥型煤机械强度的影响
煤∶污泥∶黏土∶杏壳=4∶4∶1∶1、添加水量50 mL/kg,考察压制压力对型煤机械强度的影响,结果见图2。
由图2可知,随着成型压力的增大,型煤的跌落强度、抗压强度和浸湿强度均增大,成型压力20 MPa时,跌落强度、抗压强度及浸湿强度分别达到最高值97%、464 N/个及233 N/个。
图2 成型压力对型煤机械强度的影响Fig.2 Effect of molding pressure on briquette mechanical strength a.跌落强度图;b.抗压强度图;c.浸湿强度图
根据我国“工业型煤开发”的主要考核指标,综合考虑型煤的成型压力对机械强度的影响,成型压力为20 MPa时,生物质含油污泥型煤的机械强度最好。
2.5 添加水量、成型压力对型煤燃烧速率的影响
2.5.1 含油污泥基型煤的燃烧机理 含油污泥含有大量的轻质油,燃点低,含油污泥基型煤的热重分析见图3。
图3 含油污泥基型煤材料的TG曲线图Fig.3 TG graph of oily sludge-based coal material
由图3可知,含油污泥基型煤的焚烧是一个复杂的过程,含油污泥里面的轻质组分燃烧引燃杏壳,温度升高,点燃煤粉。为方便研究添加水量、成型压力对型煤燃烧速率的影响,实验将在700 ℃的马弗炉内进行。
2.5.2 成型压力对型煤燃烧速率的影响 成型压力会影响型煤的孔隙分布,继而影响其燃烧过程。在煤∶污泥∶黏土∶杏壳为4∶4∶1∶1,混合料的添加水量为50 mL/kg时,考察型煤成型压力对燃烧速率的影响,结果见表5。
表5成型压力对型煤平均燃烧速率的影响(700℃)Table5Themoldingpressureontheaverageburningrateofbriquette(700℃)压力/MPa可燃质量/g平均燃烧速率/(g·min-1)时间间隔/min7.45(11.3)(11.26)(11.48)(11.54)(11.21)
由表5可知,在相同的成型压力下,随着时间的延伸,燃烧速率逐渐降低,且当时间为30 min时,燃烧速率基本恒定在0.13~0.17 g/min;成型压力增大时,燃烧速率增大,超过20 MPa时,燃烧速率开始减小。这是由于成型压力过小,制成的型煤颗粒之间连接松散,热量传递效果差,造成燃烧速率小;成型压力过大,型煤颗粒之间连接紧密,孔隙度小,型煤内部空气系数小,燃烧不充分,因而燃烧速率小。因此,为了保持燃烧过程相对稳定,成型压力控制在20 MPa。
2.5.3 添加水量对型煤燃烧速率的影响 煤∶污泥∶黏土∶杏壳=4∶4∶1∶1,成型压力20 MPa,考察添加水量时,型煤燃烧速率的影响见表6。
表6添加水量对型煤平均燃烧速率的影响(700℃)Table6Addedwaterontheaverageburningrateofbriquette(700℃)加水量/(mL·kg-1)可燃质量/g平均燃烧速率/(g·min-1)时间间隔/min9.2(13.75)(11.17)(11.54)(11.31)(8.59)
由表6可知,在相同的添加水量下,随着时间的延伸,燃烧速率逐渐降低,30 min时,燃烧速率基本恒定在0.18~0.21 g/min;添加水量增大时,燃烧速率增大,超过50 mL/kg时,燃烧速率开始减小。这是由于添加水量可增加物料之间的粘结性,水量超过50 mL/kg时,物料粘结性大,降低了物料之间的孔隙分布,因而燃烧速率下降。因此,为了保持燃烧过程相对稳定,添加水量控制在50 mL/kg。
2.6 焚烧过程污染物含量分析
2.6.1 焚烧过程烟气的分析 对煤∶污泥∶黏土∶杏壳=4∶4∶1∶1,成型压力20 MPa,添加水量50 mL/kg的型煤进行焚烧,每隔15 min测一次烟气,结果见表7。
由表7可知,随着时间的延长、炉温的升高,烟气中SO2的浓度减小,O2浓度增大,NO、NO2、NOx的浓度减小,CO2的浓度与大气中的浓度一致。含油污泥基型煤在焚烧过程中,烟气主要污染物浓度满足GB —2001。
表7炉温对型煤烟气的影响Table7Thefurnacetemperatureontheimpactofbriquettegas温度/℃O2/(mg·m-3)SO2/(mg·m-3)NO/(mg·m-3)NO2/(mg·m-3)CO/(mg·m-3)CO2/(mg·m-3)NOX/(mg·m-3)...0...0..0.0.0..0..0..0..030
2.6.2 焚烧残渣重金属的分析 含油污泥中含有重金属,将煤∶污泥∶黏土∶杏壳=4∶4∶1∶1,成型压力20 MPa,添加水量50 mL/kg的型煤进行焚烧,焚烧后残渣及浸出液中重金属含量分析结果见表8。
由表8可知,在含油污泥型煤焚烧后,重金属Pb的含量为37.2 mg/kg,残渣浸出液的浓度为0.33 μg/L;金属Cd的含量为0.11 mg/kg,残渣浸出液的浓度为0.051 μg/L;金属Hg的含量为0.021 mg/kg,残渣浸出液的浓度为0.33 μg/L;含油污泥基型煤焚烧后的残渣及残渣浸出液的浓度均满足含油污泥综合利用污染物指标,满足GB —2001。这主要是因为,随着焚烧温度的增加,Pb的挥发性能增加,温度越高,Pb越容易挥发[19]。
文章来源:《机械强度》 网址: http://www.jxqdzzs.cn/qikandaodu/2020/1109/362.html