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本课题的主要研究内容是利用流化床进行了市政污泥(SS)和玉米秸秆(CS)的单独和混合热解基础研究。主要考察了温度、混合比例以及添加剂对热解产品如热解炭、冷凝液和不凝气的分布和组成的影响。利用多种检测表征手段对热解产物进行了多样化检测和分析,对N、S和Cl元素在热解产品中的分布和迁移转化规律进行了研究。主要结果如下:(1)随温度升高,SS、CS以及二者不同比例混合物热解炭产率不断下降,其中当物料为CS时,热解炭产率在850℃下取得最小值28.82 wt%,不凝气产率取得最大值37.61 wt%,冷凝液产率则在650℃下取得最大值,为35.38 wt%。ZSM-5降低了 SS和CS热解炭产率,CaO和ZSM-5均使得冷凝液产率下降,不凝气产率升高。当物料为SS以及SS和CS混合物时,随温度升高,热解炭中C、H和N元素含量不断下降。此外,热解炭中C、H和N元素含量也呈现出随混入CS量增加而下降的特点。CaO和ZSM-5的加入均降低了 SS和CS热解炭中C、H和N元素的含量,此外,CaO加入后,热解炭中S元素均有所上升,ZSM-5则降低了热解炭中S元素含量。(2)热解炭FTIR结果表明,温度的升高促进了物料内有机物大分子向醇、酚、羧酸、酰胺、胺类、饱和脂肪族、芳香族化合物的分解转化。XRD结果表明,热解炭中的结晶相种类较少。升温和添加剂促进了物料中挥发分的分解释放,改变了热解炭的表面形貌。随温度升高,不凝气产率增加。不凝气中的主要成分是CO2、CO,CH4和H2,结果表明,与CO、CH4和H2的产率相比,CO2的产率一直维持在较高的水平,并且随着温度升高呈现出上升趋势,H2产率则一直处于较低水平。CO2最大产率为24.16 wt%,CaO降低了 CO2产率,提高了 CH4和H2的产率。ZSM-5的加入提高了 CO2、CO、CH4和H2的产率。(3)冷凝液的密度略大于水,具有很高的含水量,pH值介于4-9。SS热解时,热解油最大产率为1.57 wt%,CS热解时,热解油最大产率为3.40 wt%。同一温度下,物料中混入的CS越多,得到的热解油产率越高。当物料为SS和CS时,CaO和ZSM-5的加入降低了热解油的产率。GC-MS结果表明,热解油中主要含有的有机物有含氮化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物、酮类以及部分含有S、Cl原子的化合物。(4)随温度升高,热解炭的N和Cl元素RP值逐渐减小,SS热解炭中的S元素RP值变化不大且处于较高水平,CS热解炭中的S元素RP则逐渐减小,可能因为SS中的S元素多以无机物形式存在,CS中的S元素则多以有机物形式存在。CaO的加入使得热解炭中N元素RP值均有所降低,ZSM-5的加入提高了热解炭中的N元素RP值。物料为SS时,CaO和ZSM-5的加入对热解炭中S元素的RP值影响不大,当物料为CS时,CaO的加入提高了热解炭中S元素的RP值,说明CaO的加入提高了 CS对S元素的保留能力。添加剂的添加提高了热解炭中Cl元素RP值,说明添加剂对热解炭中的Cl具有一定的保留能力。含氮的脂肪族环在热解过程中会产生甲胺,进而产生HCN,中间产物(如稳定的胺N、腈N和杂环N)的二次热解是形成NH3和HCN的关键因素;脂肪族S、芳香族S和噻吩S化合物的热分解在H2S的形成中起着重要作用。HCl的形成可能有两种原因,一是氯化钾与热解产生的水合质子反应,另一种是物料中有机氯的受热分解释放。