Сухие остатки стоков - перспективное энергетическое топливо
Автор: Жуйков А. В., Матюшенко А. И., Кулагин В. А., Жижаев А. М., Ткач С. П.
Журнал: Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии @technologies-sfu
Рубрика: Исследования. Проектирование. Опыт эксплуатации
Статья в выпуске: 4 т.15, 2022 года.
Бесплатный доступ
По профилям кривых дифференциальной сканирующей калориметрии была определена максимальная интенсивность теплового потока, а также эндотермические и экзотермические эффекты горения остатков сточных вод (ОСВ). Иловые остатки сточных вод имеют высокую зольность (более 50 %), что снижает значение низшей теплоты сгорания в рабочем состоянии. Высокое содержание летучих веществ (более 80 %) обеспечивает раннее зажигание при температуре 268 °C. Имея низкую температуру зажигания, они могут быть перспективным добавочным топливом к углю после обогащения с целью существенного снижения зольности и увеличения теплоты сгорания. Низкое значение индекса горения, равное 0,4×10-6, обусловлено низким значением максимальной скорости реакции, равной 13 %/мин, и высокой температурой выгорания, равной 633 °C. Проведенные исследования показали, что сжигание ОСВ не приводит к ухудшению условий эксплуатации топочных экранов в топках котлов из-за высокого содержания минералов в золе с высокой температурой плавления (фосфаты железа и кальция). Высокое содержание фосфора в остатках сточных вод способствует иммобилизации подвижного железа в фосфаты. Такой состав ОСВ будет способствовать уменьшению мобильности тяжелых металлов в шлаковых и зольных остатках совместного сжигания с углями при последующем долговременном хранении. Результаты данного исследования целесообразно использовать при проектировании объектов теплоэнергетики.
Иловые остатки сточных вод, сжигание, минеральный состав золы, термогравиметрический анализ, экология
Короткий адрес: https://sciup.org/146282460
IDR: 146282460 | УДК: 662.611 | DOI: 10.17516/1999-494X-0404
Dry residues of sewage - a promising energy fuel
From the profiles of the curves of differential scanning calorimetry, the maximum intensity of the heat flux, as well as the endothermic and exothermic effects of the combustion of wastewater residues (SWS) were determined. Sludge wastewater residues have a high ash content (more than 50 %), which reduces the value of the lower calorific value in the working state. The high content of volatile substances (more than 80 %) ensures early ignition at a temperature of 268 °C. Having a low ignition temperature, they can be a promising additional fuel to coal after enrichment in order to significantly reduce the ash content and increase the calorific value. The low value of the combustion index equal to 0.4×10-6 is due to the low value of the maximum reaction rate equal to 13 %/min and the high burnout temperature equal to 633 °C. The conducted studies have shown that the combustion of WWS does not lead to a deterioration in the operating conditions of the furnace screens in boiler furnaces due to the high content of minerals in the ash with a high melting point (iron and calcium phosphates). The high content of phosphorus in wastewater residues contributes to the immobilization of mobile iron into phosphates. Such a composition of WWS will help to reduce the mobility of heavy metals in slag and ash residues of co-combustion with coal during subsequent long-term storage. The results of this study should be used in the design of thermal power facilities.
Список литературы Сухие остатки стоков - перспективное энергетическое топливо
- Гунич С.В., Янчуковская Е. В., Днепровская Н. И. Переработка илового осадка очистных сооружений, Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология, 2017, 7(1), 183-187 [Gunich S. V., Yanchukovskaya E. V., Dneprovskaya N. I. Processing of sludge from sewage treatment plants, Izvestiya Vuzov. Prikladnaya Khimiya IBiotekhnologiya, 2017, 7(1), 183-187 (in Russian)].
- Буренков С.В., Грачев А. Н., Забелкин С. А. Термическая утилизация иловых осадков сточных вод методом быстрого пиролиза в сеточном реакторе, Вестник технологического университета, 2016, 19(22), 40-43 [Burenkov S. V., Grachev A. N., Zabelkin S. A. Thermal utilization of sewage sludge by fast pyrolysis in a grid reactor, Bulletin of the Technological University, 2016, 19(22), 40-43 (in Russian)].
- Kim D., Park D.-K., Lim Y.-T., Park S.-N., Park Y.-S., Kim K. Combustion melting characterization of solid fuel obtained from sewage sludge, Energies, 2021, 14(4), 805.
- Lu J., Chen W. Investigation on the ignition and burn out temperatures of bamboo and sugarcane bagasse by thermogravimetric analysis, Appl. Energy, 2015, 160, 49-57.
- Zhao R., Qin J., Chen T., Wu J. TG-FTIR study on co-combustion of bituminous coal semicoke and lignite. JTAN, 2020.
- Chen J., Liu J., He Y., Huang L., Sun S., Sun J., Chang K., Kuo J., Huang S., Ning X. nvestigation of co-combustion characteristics of sewage sludge and coffee grounds mixtures using thermogravimetric analysis coupled to artificial neural networks modeling, Bioresour. Technol., 2017, 225, 234-245.
- Ozfidan M., Haykiri-Acma H., Yaman S. Co-combustion of lignite with sewage sludge and refuse-derived fuel, Environ. Prog. Sustain. Energy, 2019, 38(6), e13307.
- Zhang K., Zhang K., Cao Y., Pan W. Co-combustion characteristics and blending optimization of tobacco stem and high-sulfur bituminous coal based on thermogravimetric and mass spectrometry analyses, Bioresour. Technol, 2013, 131, 325-332.
- Zheng Sh., Hu Y., Wang Zh., Cheng X. Experimental investigation on ignition and burnout characteristics of semi-coke and bituminous coal blends, J ENERGY INST, 2020, 93, 1373-1381.
- Chen J., Sun Y., Zhang Z. Evolution of trace elements and polluting gases toward clean co-combustion of coal and sewage sludge, Fuel, 2020, 280, 118685.
- Guo S., Yang Q., Liang H., Che D., Liu H., Sun B. Effect of blending sewage sludge with coal on combustion and ash slagging behavior, RSC Advances, 2019, 9(51), 29482-29492.
- Glushkov D.O., Matiushenko A. I., Nurpeiis A. E., Zhuikov A. V. An experimental investigation into the fuel oil-free start-up of a coal-fired boiler by the main solid fossil fuel with additives of brown coal, biomass and charcoal for ignition enhancement, Fuel Process. Technol., 2021, 223, 106986.
- Oladejo J.M., Adegbite S., Pang C. H., Liu H., Parvez A. M., Wu T. A novel index for the study of synergistic effects during the co-processing of coal and biomass, Appl. Energy, 2017, 188,
- Liu H., Gong S., Jia C., Wang Q. TG-FTIR analysis of co-combustion characteristics of oil shale semi-coke and corn straw, J. Therm. Anal. Calorim., 2017, 127, 2531.
- Bala-Litwiniak A, Zajemska M. Computational and experimental study of pine and sunflower husk pellet combustion and co-combustion with oats in domestic boiler, Renew. Energy, 2020, 162, 151.
- Zheng S., Hu Y., Wang Z., Cheng X. Experimental investigation on ignition and burnout characteristics of semi-coke and bituminous coal blends, J. Energy Inst, 2020, 93, 1373.
