煤炭與污泥摻燒的特性及研究探析

呂 瑋

上海上電漕涇發(fā)電有限公司

0 引言

本文對開展煤炭與污泥摻燒的特性及研究進(jìn)行探析，研究建立燃燒物中粉塵與氮硫化合物的含量檢測方法的必要性和可行性，探討燃燒物中粉塵與氮硫化合物的含量檢測——元素檢測法的建立。對該方法在實(shí)際應(yīng)用中遇到的問題進(jìn)行分析。此方法經(jīng)多年的實(shí)驗(yàn)與運(yùn)行，方法可靠。

1 煤炭與污泥摻燒的特性

污泥干燥溫度區(qū)間為140～201 ℃時，水分的擴(kuò)散系數(shù)為4.79×10-8m2/s～10×10-8m2/s，活化能Ea = 18.706 kJ/mol,指前因子Do 的值為1.097×10-5。在800～900 ℃燃燒區(qū)間體現(xiàn)NO的中溫生成特性，表現(xiàn)為NO 總排放濃度增量較小；隨著摻混比的增加，NO/SO2的峰值及排放總濃度均明顯增大。CaO對煙煤燃燒過程中的NO的排放具有促進(jìn)作用，同時能夠大幅降低煙煤及污泥燃燒過程中SO2排放，在CaO 添加比為5%(Ca/S 為3.35)時固硫效果比較明顯。表1為某省工業(yè)污泥產(chǎn)量。表2為部分國家污泥的產(chǎn)出量與處理途徑。

表1 某省工業(yè)污泥產(chǎn)量

表2 部分國家污泥的產(chǎn)出量與處理途徑

通過對城市污泥流化床焚燒爐飛灰中重金屬遷移特性的研究，結(jié)果表明：Cd和As為易揮發(fā)性重金屬，在爐膛內(nèi)揮發(fā)的Cd和As及其化合物蒸汽在503～475 ℃時幾乎全部富集于飛灰顆粒，Cr，Mn，Cu，Zn主要通過夾帶富集于飛灰顆粒，均為難揮發(fā)性重金屬。聞?wù)艿冗M(jìn)行了城鎮(zhèn)污泥干化焚燒處置技術(shù)與工藝簡介研究，對直接熱干化、間接熱干化、直接-間接聯(lián)合熱干化技術(shù)的工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較分析。研究結(jié)果表明，污泥干化焚燒技術(shù)類型多樣，采用煙氣或者蒸汽對污泥進(jìn)行干化都是可行的，煤炭與污泥摻燒產(chǎn)生的粉塵與氮硫化物氣體被稱為氮硫氣體。粉塵與氮硫化物除外，粉塵與氮硫化物含量是決定煤炭與污泥摻燒質(zhì)量的關(guān)鍵因素。煤炭與污泥摻燒產(chǎn)生的粉塵與氮硫化物氣體便為我們所熟知的粉塵與氮硫化物氣體，在色譜系統(tǒng)的應(yīng)用下，各類粉塵與氮硫化物都具有自身獨(dú)特的保留值，通過保留值的區(qū)分，結(jié)合各個色譜的峰值，可以實(shí)現(xiàn)各類物質(zhì)的有效鑒定。

根據(jù)氣體所具備的流動性特性，進(jìn)行其不同物質(zhì)的不同色層的有效分離，在元素檢測法應(yīng)用過程中,被汽化的試驗(yàn)氣體會被承載氣體帶入色譜比對柱狀裝置中,柱狀裝置中的試樣內(nèi)所含的各個分子之間也具備著不同的作用力，因此各個物質(zhì)流出的時間也具有差異性，可以實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的有效分離以及試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的分別錄入。根據(jù)記錄系統(tǒng)進(jìn)行各組物質(zhì)的色譜柱的不同顏色的標(biāo)注，便可獲得各組分流出色譜柱的時間和濃度的色譜圖，進(jìn)行出峰時間的判定和分析,同時結(jié)合峰的高低以及面積數(shù)值,便可以實(shí)現(xiàn)不同物質(zhì)的定量分析。將所需分析的樣品通過管柱加入后，可以根據(jù)各組分在固定相和流動相之間的分配系數(shù)的差別，進(jìn)行不同保留值的色譜峰的有效對照，進(jìn)而對于試驗(yàn)結(jié)果開展進(jìn)一步的定向分析工作。通常采用檢測法與光譜法同時應(yīng)用，進(jìn)行色譜的檢測和選擇，與此同時，光化學(xué)反應(yīng)的應(yīng)用也可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)物質(zhì)的有效檢測。

2 煤炭與污泥摻燒的特性研究方法探析

循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)點(diǎn)：由于循環(huán)流化床鍋爐獨(dú)特的流體動力特性和結(jié)構(gòu),使其具備有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用色譜原理進(jìn)行污泥摻燒物的有效測定，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)煤炭與污泥摻燒進(jìn)程中，各類生成物的有效分層測定，實(shí)現(xiàn)其特性研究，在載氣的沖洗下，各組分在兩相間作反復(fù)多次分配，使各組分在色譜柱中得到分離，然后由接在柱后的檢測器根據(jù)組分的物理化學(xué)特性，將各組分按順序檢測出來。在氣象色譜法的應(yīng)用進(jìn)程中，首先將定量所需要分析的液體或氣體注入到進(jìn)樣器中，被分析的物質(zhì)在裝置內(nèi)部的氣體帶動下，可以逐步通過色譜柱區(qū)域，進(jìn)而被色譜柱內(nèi)部的物質(zhì)進(jìn)行吸附，這一過程中被檢測物質(zhì)的整體運(yùn)動速率會大幅度降低。分析物通過色譜柱的速率與色譜柱的吸附力呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的關(guān)系，同時其通過速率也與被檢測的物質(zhì)的類型相關(guān)。分析物中的不同成分在檢測柱中的保留時間也不相同[1]。

2.1 煤炭與污泥摻燒物比色法

在對燃燒物中的粉塵與氮硫化物的化合物測定過程中比色法是一種常見的測定方法，粉塵與氮硫化物的化合物和試劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)會出現(xiàn)不同的顏色，因此比色法可以直觀地觀察燃燒物中的粉塵與氮硫化物的化合物，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其特性測定。比色法的應(yīng)用具有較為理想的直觀性,同時這一操作方法的應(yīng)用也具有較為理想的便捷性。比色法是通過對燃燒物中顏色的對比來判斷燃燒物中的粉塵與氮硫化物的化合物種類。一般會采用化學(xué)試劑加入燃燒物中，根據(jù)煤炭與污泥摻燒顏色的變化和顏色的深淺程度，參考反應(yīng)色卡，并且對煤炭與污泥摻燒粉塵與氮硫化物的化合物含量進(jìn)行分析[2]。比色法是一種應(yīng)用非常普遍的方法，因?yàn)閼?yīng)用簡單，成本低廉，所需時間短，具有高效、便捷的優(yōu)勢。但是，在應(yīng)用中也具有一定的局限性，粉塵與氮硫化物的化合物種類非常多，因此比色法不能對所有粉塵與氮硫化物的化合物進(jìn)行測定，測定具有局限性；并且根據(jù)顏色對粉塵與氮硫化物的化合物種類和含量進(jìn)行分析不夠精確，因此測定結(jié)果不夠精準(zhǔn)。氣源切換裝置，常用流動相都是粉塵與氮硫化物的化合物，粉塵與氮硫化物的化合物最為常用。氣源切換裝置未工作時，色譜柱被泡在粉塵與氮硫化物的化合物中。要測量其他液體需要先將粉塵與氮硫化合物排掉。其次，做氣源切換裝置不是溶解度越高就越好，色譜的檢出限非常低，10～6都可以檢驗(yàn)出來，因此，很多樣品其實(shí)都需要稀釋，濃度過高會把檢測器燒壞，也讓色譜柱徹底毀掉[3]。

2.2 煤炭與污泥摻燒物紫外-可見光光度法

紫外可見光光度法需要通過化學(xué)試劑的應(yīng)用將燃燒物中的粉塵與氮硫化物的化合物和試劑發(fā)生反應(yīng)，此方法的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)化合物的精準(zhǔn)測定。這種測定方法是物質(zhì)分子對于波長201～780 nm電磁波吸收形成的一種測定手段，測定儀器有單波長單光束直讀式分光光度計、單波長雙光束自動記錄式分光光度計和雙波長雙光束分光光度計。此測定方法應(yīng)用普遍，并且準(zhǔn)確度較比色測定法高，測定的時間短，效率高，儀器操作簡便，更加靈活，一般是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測定。但是這種測定方法也具有一定局限性，需要和試劑在一起才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此試劑的應(yīng)用非常頻繁，試劑的成本較高，并難以獲得，因此限制了某些元素的測定[4]。

2.3 煤炭與污泥摻燒物載氣抑制法

載氣抑制法是一種非常簡便的快速測定方法，通過對載氣的抑制程度，可以測定出粉塵與氮硫化物的化合物含量，并且通過載氣抑制率的測定找出殘留的粉塵與氮硫化物的化合物種類，在大量的粉塵與氮硫化物的化合物中進(jìn)行篩選。載氣抑制法操作簡單，并且成本較低，因此受到關(guān)注。

對于粉塵與氮硫化物的化合物測定方法的選擇會影響到測定質(zhì)量，現(xiàn)如今使用的各種測定方法都有一定的弊端，比如測定的范圍小、測定精準(zhǔn)度低、測定的成本較高等問題對于粉塵與氮硫化物的化合物含量的測定造成了一定影響。因此對于測定方法應(yīng)該有所改進(jìn)和創(chuàng)新，采用新技術(shù)進(jìn)行測定，并且加強(qiáng)對設(shè)備和儀器的研發(fā)，提高儀器測定的準(zhǔn)確度，實(shí)現(xiàn)快速測定。

3 結(jié)語

通過對煤炭與污泥摻燒特性的研究及摻燒物中的化合物的測定與處理，在實(shí)現(xiàn)污泥產(chǎn)量降低的同時，污泥的無公害處理，可以實(shí)現(xiàn)城市環(huán)境的進(jìn)一步改良，有助于實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展。