本文關(guān)鍵詞：疏浚底泥連續(xù)化微波干燥特性及能效分析

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【摘要】：干燥是疏浚底泥脫水處理處置過(guò)程中一個(gè)重要工序,也是其資源化和無(wú)害化的一個(gè)重要因素。由于傳統(tǒng)干燥方法存在處理效率低、能耗大、污染環(huán)境等缺點(diǎn),因此,在疏浚行業(yè)中探索一種新型的干燥方法來(lái)代替現(xiàn)有的干燥技術(shù)尤為重要,高效地將底泥含水率降至合理范圍的同時(shí),并實(shí)現(xiàn)其連續(xù)化和無(wú)害化處理。本文采用連續(xù)化隧道式微波干燥設(shè)備對(duì)疏浚底泥進(jìn)行干燥實(shí)驗(yàn),初步探討了微波功率、進(jìn)料量、傳送速度、通風(fēng)狀況、含水率及干燥助劑對(duì)疏浚底泥干燥性能的影響規(guī)律,并對(duì)干燥所需時(shí)間與微波功率、進(jìn)料量的關(guān)系分別進(jìn)行了分析。動(dòng)力學(xué)分析得到一級(jí)反應(yīng)的活化能、指前因子等動(dòng)力學(xué)參數(shù)。以電價(jià)為依據(jù),分別對(duì)不同進(jìn)料量的底泥在不同微波功率下干燥的單位能耗進(jìn)行計(jì)算。主要研究結(jié)論如下：(1)疏浚底泥連續(xù)化微波干燥過(guò)程大體可分為三個(gè)階段；快速干燥階段、恒速干燥階段和降速干燥階段。微波功率越大,進(jìn)料量越小,傳送速度越小,干燥所需時(shí)間越短,水分比下降的速率也就越快,達(dá)到相同干燥效果的時(shí)間越短。通風(fēng)狀況對(duì)微波干燥連續(xù)化特性的影響不明顯。在相同微波功率下,低含水率(40%)底泥水分比變化受微波功率的影響較大,最大干燥速率隨底泥含水率的增大呈上升的趨勢(shì)。添加適量的粉煤灰對(duì)疏浚底泥連續(xù)化微波干燥中水分的去除有促進(jìn)效果,生石灰的添加有利于提高最大微波干燥速率,膨潤(rùn)土、稻殼與玉米秸稈對(duì)底泥連續(xù)化微波干燥特性影響不明顯。(2)非線性擬合結(jié)果表明,一階指數(shù)衰減模型(y=A exp(-x/b)+y0)適用于描述干燥所需時(shí)間與微波功率之間的關(guān)系(R2≥0.98)。線性擬合表明,干燥所需時(shí)間與進(jìn)料量呈正比例關(guān)系(R2≥0.96)。為了以較少的能耗達(dá)到相同的干燥效果,對(duì)于進(jìn)料量在1.28～5.12kg·min-1之間的疏浚底泥,以功率3 kW進(jìn)行干燥為最佳。(3)動(dòng)力學(xué)分析可知,對(duì)于不同微波功率和不同進(jìn)料量而言,疏浚底泥連續(xù)化微波干燥反應(yīng)的活化能分別為Ea不同功率=82.95 kJ·mol-1口Ea不同進(jìn)料=12.94 kJ·mol-1,表明疏浚底泥微波干燥反應(yīng)中完全去除其內(nèi)部水分所需的活化能較低,干燥過(guò)程能夠在較低的溫度下進(jìn)行。(4)單位能量消耗分析表明,對(duì)于疏浚底泥的微波干燥,選擇合適的進(jìn)料量和微波功率既能達(dá)到干燥的目的又能提高經(jīng)濟(jì)效益,有利于降低能耗。綜合分析可知,當(dāng)進(jìn)料量為5.12 kg·min-1,微波功率為3 kW時(shí),本實(shí)驗(yàn)中所需要的處理費(fèi)用在21-37元／水下方。連續(xù)化微波干燥效率大約為68%左右。
【關(guān)鍵詞】：連續(xù)化微波干燥 疏浚底泥 微波干燥特性 動(dòng)力學(xué) 單位能耗
【學(xué)位授予單位】：天津科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：X703;X52
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 前言9-24
• 1.1 疏浚底泥9-16
• 1.1.1 我國(guó)疏浚底泥概況9-10
• 1.1.2 疏浚底泥處理現(xiàn)狀10-16
• 1.1.3 疏浚底泥理化性質(zhì)16
• 1.2 疏浚底泥對(duì)環(huán)境的危害16
• 1.3 國(guó)內(nèi)外疏浚底泥的干燥工藝現(xiàn)狀16-19
• 1.3.1 對(duì)流干燥16-17
• 1.3.2 外干燥17
• 1.3.3 焚燒干化17
• 1.3.4 太陽(yáng)能干燥17-18
• 1.3.5 微波干燥18-19
• 1.3.6 其他干燥技術(shù)19
• 1.4 連續(xù)化微波干燥技術(shù)19-21
• 1.4.1 微波的特性20
• 1.4.2 微波干燥的原理20
• 1.4.3 連續(xù)化微波干燥技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀20-21
• 1.5 疏浚底泥連續(xù)化微波干燥的可行性與必要性分析21-22
• 1.5.1 可行性21-22
• 1.5.2 必要性22
• 1.6 本研究的意義和內(nèi)容22-24
• 1.6.1 課題的提出和意義22-23
• 1.6.2 課題的主要研究?jī)?nèi)容23-24
• 2 實(shí)驗(yàn)與方法24-32
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器24-25
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法25-28
• 2.3.1 疏浚底泥基本物性測(cè)試25-27
• 2.3.2 連續(xù)化微波干燥實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)27-28
• 2.4 疏浚底泥連續(xù)化微波干燥特性研究28-32
• 2.4.1 不同單因素對(duì)微波干燥特性的影響28-29
• 2.4.2 疏浚底泥連續(xù)化微波干燥動(dòng)力學(xué)研究29
• 2.4.3 疏浚底泥連續(xù)化微波干燥的耗能分析29-30
• 2.4.4 性能指標(biāo)30-32
• 3 結(jié)果與討論32-65
• 3.1 疏浚底泥的特性32-33
• 3.1.1 疏浚底泥的基本物性32
• 3.1.2 疏浚底泥粒徑分布32-33
• 3.2 疏浚底泥連續(xù)化微波干燥過(guò)程影響因素分析33-48
• 3.2.1 微波功率33-35
• 3.2.2 進(jìn)料量35-36
• 3.2.3 傳送速度36-38
• 3.2.4 通風(fēng)量38-39
• 3.2.5 含水率39-40
• 3.2.6 干燥助劑40-48
• 3.3 干燥所需時(shí)間與微波功率、進(jìn)料量的數(shù)學(xué)模型48-50
• 3.3.1 干燥所需時(shí)間與微波功率的數(shù)學(xué)模型48-49
• 3.3.2 干燥所需時(shí)間與進(jìn)料量的數(shù)學(xué)模型49-50
• 3.4 疏浚底泥連續(xù)化微波干燥動(dòng)力學(xué)分析50-57
• 3.4.1 疏浚底泥中水分存在的形式50-51
• 3.4.2 干燥動(dòng)力學(xué)模型的建立51-53
• 3.4.3 動(dòng)力學(xué)模型的擬合與分析53-57
• 3.5 疏浚底泥連續(xù)化微波干燥的能效分析57-65
• 3.5.1 能耗分析概述57
• 3.5.2 能耗分析的相關(guān)計(jì)算57-65
• 4 結(jié)論65-66
• 5 展望66-67
• 6 參考文獻(xiàn)67-76
• 7 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文情況76-77
• 8 致謝77

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