煤炭与污泥掺烧的特性及研究探析

吕 玮

上海上电漕泾发电有限公司

0 引言

本文对开展煤炭与污泥掺烧的特性及研究进行探析，研究建立燃烧物中粉尘与氮硫化合物的含量检测方法的必要性和可行性，探讨燃烧物中粉尘与氮硫化合物的含量检测——元素检测法的建立。对该方法在实际应用中遇到的问题进行分析。此方法经多年的实验与运行，方法可靠。

1 煤炭与污泥掺烧的特性

污泥干燥温度区间为140～201 ℃时，水分的扩散系数为4.79×10-8m2/s～10×10-8m2/s，活化能Ea = 18.706 kJ/mol,指前因子Do 的值为1.097×10-5。在800～900 ℃燃烧区间体现NO的中温生成特性，表现为NO 总排放浓度增量较小；随着掺混比的增加，NO/SO2的峰值及排放总浓度均明显增大。CaO对烟煤燃烧过程中的NO的排放具有促进作用，同时能够大幅降低烟煤及污泥燃烧过程中SO2排放，在CaO 添加比为5%(Ca/S 为3.35)时固硫效果比较明显。表1为某省工业污泥产量。表2为部分国家污泥的产出量与处理途径。

表1 某省工业污泥产量

表2 部分国家污泥的产出量与处理途径

通过对城市污泥流化床焚烧炉飞灰中重金属迁移特性的研究，结果表明：Cd和As为易挥发性重金属，在炉膛内挥发的Cd和As及其化合物蒸汽在503～475 ℃时几乎全部富集于飞灰颗粒，Cr，Mn，Cu，Zn主要通过夹带富集于飞灰颗粒，均为难挥发性重金属。闻哲等进行了城镇污泥干化焚烧处置技术与工艺简介研究，对直接热干化、间接热干化、直接-间接联合热干化技术的工作原理和优缺点进行了比较分析。研究结果表明，污泥干化焚烧技术类型多样，采用烟气或者蒸汽对污泥进行干化都是可行的，煤炭与污泥掺烧产生的粉尘与氮硫化物气体被称为氮硫气体。粉尘与氮硫化物除外，粉尘与氮硫化物含量是决定煤炭与污泥掺烧质量的关键因素。煤炭与污泥掺烧产生的粉尘与氮硫化物气体便为我们所熟知的粉尘与氮硫化物气体，在色谱系统的应用下，各类粉尘与氮硫化物都具有自身独特的保留值，通过保留值的区分，结合各个色谱的峰值，可以实现各类物质的有效鉴定。

根据气体所具备的流动性特性，进行其不同物质的不同色层的有效分离，在元素检测法应用过程中,被汽化的试验气体会被承载气体带入色谱比对柱状装置中,柱状装置中的试样内所含的各个分子之间也具备着不同的作用力，因此各个物质流出的时间也具有差异性，可以实现物质的有效分离以及试验结构的分别录入。根据记录系统进行各组物质的色谱柱的不同颜色的标注，便可获得各组分流出色谱柱的时间和浓度的色谱图，进行出峰时间的判定和分析,同时结合峰的高低以及面积数值,便可以实现不同物质的定量分析。将所需分析的样品通过管柱加入后，可以根据各组分在固定相和流动相之间的分配系数的差别，进行不同保留值的色谱峰的有效对照，进而对于试验结果开展进一步的定向分析工作。通常采用检测法与光谱法同时应用，进行色谱的检测和选择，与此同时，光化学反应的应用也可以实现化学物质的有效检测。

2 煤炭与污泥掺烧的特性研究方法探析

循环流化床锅炉的优点：由于循环流化床锅炉独特的流体动力特性和结构,使其具备有许多独特的优点。应用色谱原理进行污泥掺烧物的有效测定，进而可以实现煤炭与污泥掺烧进程中，各类生成物的有效分层测定，实现其特性研究，在载气的冲洗下，各组分在两相间作反复多次分配，使各组分在色谱柱中得到分离，然后由接在柱后的检测器根据组分的物理化学特性，将各组分按顺序检测出来。在气象色谱法的应用进程中，首先将定量所需要分析的液体或气体注入到进样器中，被分析的物质在装置内部的气体带动下，可以逐步通过色谱柱区域，进而被色谱柱内部的物质进行吸附，这一过程中被检测物质的整体运动速率会大幅度降低。分析物通过色谱柱的速率与色谱柱的吸附力呈现负相关的关系，同时其通过速率也与被检测的物质的类型相关。分析物中的不同成分在检测柱中的保留时间也不相同[1]。

2.1 煤炭与污泥掺烧物比色法

在对燃烧物中的粉尘与氮硫化物的化合物测定过程中比色法是一种常见的测定方法，粉尘与氮硫化物的化合物和试剂产生化学反应会出现不同的颜色，因此比色法可以直观地观察燃烧物中的粉尘与氮硫化物的化合物，进而实现其特性测定。比色法的应用具有较为理想的直观性,同时这一操作方法的应用也具有较为理想的便捷性。比色法是通过对燃烧物中颜色的对比来判断燃烧物中的粉尘与氮硫化物的化合物种类。一般会采用化学试剂加入燃烧物中，根据煤炭与污泥掺烧颜色的变化和颜色的深浅程度，参考反应色卡，并且对煤炭与污泥掺烧粉尘与氮硫化物的化合物含量进行分析[2]。比色法是一种应用非常普遍的方法，因为应用简单，成本低廉，所需时间短，具有高效、便捷的优势。但是，在应用中也具有一定的局限性，粉尘与氮硫化物的化合物种类非常多，因此比色法不能对所有粉尘与氮硫化物的化合物进行测定，测定具有局限性；并且根据颜色对粉尘与氮硫化物的化合物种类和含量进行分析不够精确，因此测定结果不够精准。气源切换装置，常用流动相都是粉尘与氮硫化物的化合物，粉尘与氮硫化物的化合物最为常用。气源切换装置未工作时，色谱柱被泡在粉尘与氮硫化物的化合物中。要测量其他液体需要先将粉尘与氮硫化合物排掉。其次，做气源切换装置不是溶解度越高就越好，色谱的检出限非常低，10～6都可以检验出来，因此，很多样品其实都需要稀释，浓度过高会把检测器烧坏，也让色谱柱彻底毁掉[3]。

2.2 煤炭与污泥掺烧物紫外-可见光光度法

紫外可见光光度法需要通过化学试剂的应用将燃烧物中的粉尘与氮硫化物的化合物和试剂发生反应，此方法的应用可实现化合物的精准测定。这种测定方法是物质分子对于波长201～780 nm电磁波吸收形成的一种测定手段，测定仪器有单波长单光束直读式分光光度计、单波长双光束自动记录式分光光度计和双波长双光束分光光度计。此测定方法应用普遍，并且准确度较比色测定法高，测定的时间短，效率高，仪器操作简便，更加灵活，一般是在实验室进行测定。但是这种测定方法也具有一定局限性，需要和试剂在一起才能发生化学反应，因此试剂的应用非常频繁，试剂的成本较高，并难以获得，因此限制了某些元素的测定[4]。

2.3 煤炭与污泥掺烧物载气抑制法

载气抑制法是一种非常简便的快速测定方法，通过对载气的抑制程度，可以测定出粉尘与氮硫化物的化合物含量，并且通过载气抑制率的测定找出残留的粉尘与氮硫化物的化合物种类，在大量的粉尘与氮硫化物的化合物中进行筛选。载气抑制法操作简单，并且成本较低，因此受到关注。

对于粉尘与氮硫化物的化合物测定方法的选择会影响到测定质量，现如今使用的各种测定方法都有一定的弊端，比如测定的范围小、测定精准度低、测定的成本较高等问题对于粉尘与氮硫化物的化合物含量的测定造成了一定影响。因此对于测定方法应该有所改进和创新，采用新技术进行测定，并且加强对设备和仪器的研发，提高仪器测定的准确度，实现快速测定。

3 结语

通过对煤炭与污泥掺烧特性的研究及掺烧物中的化合物的测定与处理，在实现污泥产量降低的同时，污泥的无公害处理，可以实现城市环境的进一步改良，有助于实现城市的可持续发展。