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污泥及秸秆生物质固体燃料制备中试工艺及燃烧特性赵培涛，葛仕福※，张长飞，李杨，闫伟伟，陈振乾（东南大学能源与环境学院，能源热转换及其过程测控教育部重点实验室，南京 210096）摘 要：为实现污泥的无害化和资源化处置，该文利用处理量为 24 t/d 的中试试验台，进行了化学调理剂添加比例、脱水时间、秸秆尺寸等工艺参数对污泥制备固体燃料性能影响的研究。结果表明：以 Fe3+和 Ca2+为调理剂，污泥及秸秆等 生物质制备固体燃料最佳的铁钙比及燃料压滤最优时间分别为 1∶4～1∶2 和 6 h；化学调质法制备的污泥固体燃料存在 一个脱水极限，在脱水压力为 1.2 MPa、秸秆或木屑添加质量比为 10%时，污泥固体燃料的质量含水率最低为 40%～50%； 同等条件下，秸秆越长，燃料脱水性能越好；燃料着火点低，约 500 K，完全燃烧温度范围窄，燃烧性能好，可做替代燃 料使用。该文研究成果对降低污泥处理成本、实现污泥的无害化、资源化处置具有重要的理论意义和实用价值。 关键词：秸秆，污泥处理，燃烧特性，化学调质法，固体燃料，成型参数doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2012.09.028中图分类号：X712文献标志码：A文章编号：1002-6819(2012)-09-0165-06赵培涛，葛仕福，张长飞，等. 污泥及秸秆生物质固体燃料制备中试工艺及燃烧特性[J]. 农业工程学报，2012，28(9)：165－170.Zhao Peitao, Ge Shifu, Zhang Changfei, et al. Pilot process and combustion characteristics of sludge-straw derived solid biofuel[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2012, 28(9): 165－170. (inChinese with English abstract)种燃料抗压强度较好，便于运输和储藏，同时，焚烧时能形成稳定的骨架，为燃料的充分燃烧创造较好的条件。 为实现污泥的无害化处理和资源化处置，中国研究者胡光埙[12]、蒋建国[13-15]、汪恂[16-17]、Chen[18]、张长飞[19-20]等则从工艺条件、燃烧特性等角度研究了污泥制备固体 燃料的技术，但大多都局限于实验室研究，且技术方案 通常是将半干污泥与辅助燃料（煤、木屑、秸秆等）、 稳定剂等混合成型后制得燃料，辅助燃料添加比例大（约50%）。污泥需要干化或半干化，一定程度上增加了污泥制备固体燃料的成本，限制了该技术的应用。本文者所 在课题组将污泥深度脱水技术与燃料化技术相结合，在 实验室成功将脱水湿污泥（含水率大于 80%）直接制得 固体燃料，取得一定的进展[19-20]。本文以实验室研究为基础，在处理量为 24 t/d 的中试 试验平台上确定化学调节法制备污泥固体燃料的合理工 艺条件，研究影响污泥固体燃料物理、化学和燃烧特性 的因素。0引言污泥是污水处理过程中产生的副产物，是一种由有 机残片、细菌菌体、胶体、各种微生物及有机、无机颗 粒组成的极其复杂的非均质体[1]。所含的有毒污染物、重 金属、有害病原体和寄生虫等严重威胁人类的健康。随 着污水处理量和处理率逐年提高，污泥产量急剧增加， 以含水率 80%计，全国污泥总产生量将很快突破 3 000 万 t/a[2]。因此，开发一种既能充分利用污泥中的有效成 分，又能实现减量化、稳定化、无害化的污泥处理技术， 是当前污泥处理、处置技术研究的重要方向。城市污泥中有机物约占 70%～80%（质量分数），低 位干基热值约 14.9～18.2 MJ/kg[3]。将污泥制成燃料燃烧 不仅可以利用其有机成分、去除污泥中有机污染物及致 病菌，还可将部分重金属离子沉积在灰渣中，减轻环境 污染。相关研究者[4-6]从污染物成分、重金属迁移特性等 角度研究了污泥的燃烧特性，应用热重分析法[7-10]建立污 泥及污泥与其他辅助燃料的燃烧动力学模型。在污泥燃 料化方面，Dospoy 等[11]于 1998 年首次将造纸污泥、煤粉 和塑料混合制成衍生燃料并投入工程应用，结果表明该1材料及方法1.1原材料污泥取自扬中某污水处理厂脱水间，质量含水率为82.4%，干基热值为 10 358 kJ/kg。添加的生物质分别为 木屑、稻草、麦秆和梧桐树落叶。木屑取自某木材加工 厂，粉末状，稻杆、麦秆和树叶分别用粉碎机粉碎 2 次， 筛分后得到长度分别为 50、35、20 和 10 mm 的试验原材 料。引燃剂为苯甲酸，化学调理剂为 Fe