[發明專利]分析污泥燃燒特性的系統和方法

無效

• 申請號: 201410247825.3
• 申請日: 2014-06-05
• 公開（公告）號: CN104101680A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 殷立寶;李暢;徐齊勝
• 申請（專利權）人: 廣東電網公司電力科學研究院
• 主分類號: G01N31/12
• 分類號: G01N31/12;G01N35/00
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 周克佑

技術領域

本發明涉及一種分析污泥燃燒特性的系統。本發明還涉及采用所述系統分析污泥燃燒特性的方法。

背景技術

污泥是流入污水處理廠的生活和工業污水處理后的泥漿狀剩余物，污泥的成分很復雜，它是由多種微生物形成的菌膠團及其吸附的有機物和無機物的組成集合體。近年來，隨著我國城市化的進程加快，工業生產迅速發展，城市污水處理廠的產量也急劇增加。而目前污泥的處置方法主要為填埋，堆肥和熱處理。熱處理方法中焚燒能夠將污泥最大限度的減容，徹底的殺死污泥中的病原體，提高所含重金屬的穩定性，同時也實現能源的回收利用。要更好的實現污泥的無害化和資源化，我們就需要專用的分析污泥燃燒特性的方法和系統來探究污泥的燃燒特性。

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題，就是提供一種分析污泥燃燒特性的系統。

本發明所要解決的第二個技術問題，就是提供一種采用上述系統分析污泥燃燒特性的方法。

本發明可為研究干化污泥燃燒特性提供一種科學可靠而且全面的研究方法和系統，能夠為污泥的無害化，穩定化和資源化提供科研基礎方法支持。

解決上述第一個技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種分析污泥燃燒特性的系統，其特征是包括：內嵌控制分析軟件的電腦通過數據線分別連接熱天平、質譜儀和紅外光譜儀，提供實驗氣氛氮氣和氧氣的氣體室有氣管連接至熱天平，在熱天平中升溫反應后污泥燃燒產生的煙氣經氣體保溫套管分別通向質譜儀和紅外光譜儀。

氣體保溫管套的作用是將熱天平中污泥燃燒后所放出的氣體導入質譜儀和紅外光譜儀中，這樣能夠保證從熱天平導出的氣體在進入下個設備之前溫度盡量保持不變。這樣就可以確保質譜儀和紅外光譜儀對導入氣體分析的準確性。

一種采用上述系統分析污泥燃燒特性的方法，其特征是包括以下步驟：

S1取定量的污泥試樣于干燥箱中，在105℃溫度下將污泥完全干燥；將干燥好的污泥用磨煤機進行研磨，之后篩分為小于75mm、75～90mm、90～150mm和大于150mm四種粒徑實驗樣品；

S2遵循單一變量原則分別改變污泥粒徑、升溫速率或氧氣氮氣配比，通過電腦實時數據的導出，從熱天平相關分析軟件中獲得實驗樣品的TG(熱重)和DTG(微分熱重)和DSC(差示掃描量熱)曲線(熱天平實驗獲得可從軟件中導出)；

如取粒徑為75～90mm的實驗樣品10mg，將熱天平反應溫度設定在室溫至1000℃，實驗氣氛通過氧氣與氮氣的配比為21:79，總流量為100ml/min，升溫速率為30℃/min；

S3根據步驟S2獲得的曲線，計算得到實驗樣品在整個燃燒過程中著火溫度，燃盡溫度和綜合燃燒特性指數及活化能數據；

S4從質譜儀得到實驗樣品質譜圖、從紅外光譜儀得到實驗樣品光譜圖，綜合兩者得到實驗樣品氣體析出特性；

S5依據DTG曲線，除去升溫開始階段0-150℃溫度范圍內由于干化污泥失水造成的失重峰，DTG曲線還存在的兩個明顯失重峰，將污泥燃燒失重過程看作兩個階段，分別為污泥中不同物質集中燃燒的結果；劃定每個失重峰對應的溫度范圍，研究這兩個溫度范圍中對應不同物質的著火，燃盡過程以及不同階段的綜合燃燒特性指數和活化能。

通過在不同實驗條件下各個數據的分析研究，隨著單一控制變量的改變，我們可以獲得實驗樣品的TG(熱重)，DTG(微分熱重)和DSC(差示掃描量熱)曲線。依據這些曲線及數據，可以獲取污泥在整個燃燒過程中著火溫度，燃盡溫度和綜合燃燒特性指數及活化能等數據。

綜合燃燒特性指數能夠評判燃料在整個燃燒過程中燃燒狀態的優劣，而活化能則可以透露出燃燒反應進行的難易程度。質譜儀和紅外光譜儀則可以對反應氣體產物組分進行分析。特別的關注類似于酸性氣體(二氧化硫，一氧化氮等)等污染氣體的析出情況。進而可以較為全面的了解不同實驗條件下干化污泥的燃燒特性，包括燃料的失重特性，燃料放熱特性和氣體析出特性等。