滤泥的热解特性及动力学分析

【目的】研究滤泥的热解特性、动力学和热力学性质,为滤泥热解提供科学依据。【方法】采用定量法进行工业分析和元素分析;采用热重分析法,以5、10、15、20、25和30℃/min加热速率从室温加热至800℃,运用Kissinger、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)3种方法处理热重试验数据。【结果】滤泥灰分含量为44.34%,挥发分含量为52.88%,C、H、N、S和O的重量百分比含量分别为24.96%、4.04%、1.98%、5.82%和18.86%,高位发热值(HHV)为11.39 MJ/kg。由TG(热重分析)曲线可知热解主要分为3个阶段进行,分别为微失重阶段(110℃左右)、快速热解阶段(150～510℃)和炭化阶段(510～800℃),不同加热速率下DTG(热重分析一阶微分)曲线峰值差别明显。运用FWO和KAS方法计算得出的平均活化能(Eα)分别为322.28和321.93 kJ/mol,平均焓变(ΔH)为289.04和288.24 kJ/mol,平均吉布斯自由能变(ΔG)为207.87和208.01 kJ/mol,熵变(ΔS)由负值持续增加为正值。【结论】较低的加热速率有利于滤泥的热解反应;FWO和KAS模型均能较好地描述滤泥热解过程,整个热解过程符合热力学第二定律,是一个复杂多步的吸热过程。