張志霄，楊?帆，高?雨，戚?巧

CO2氣氛下危廢污泥與煤、廢活性炭的共氣化特性

張志霄，楊?帆，高?雨，戚?巧

(杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，杭州 310018)

采用熱重分析法對(duì)CO2氣氛下工業(yè)危廢污泥與煤和廢活性炭在不同比例下混合進(jìn)行共氣化的失重過(guò)程、氣化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和協(xié)同氣化效應(yīng)進(jìn)行了研究．隨著混合燃料中煤/廢活性炭比例的提高，混合燃料的失重率和最大失重速率都相應(yīng)大幅提高．隨氣化溫度升高，相比污泥單獨(dú)氣化，混合燃料的協(xié)同氣化反應(yīng)得以加強(qiáng)．60%污泥混合40%煤/活性炭時(shí)表現(xiàn)出更高的協(xié)同性指數(shù)，焦炭氣化階段的反應(yīng)活化能為污泥單獨(dú)氣化時(shí)的24%～31%．與煤相比，廢活性炭與污泥的協(xié)同氣化效應(yīng)更為顯著．在此基礎(chǔ)上利用管式氣化實(shí)驗(yàn)爐對(duì)混合燃料的產(chǎn)氣特性進(jìn)行了初步研究．產(chǎn)氣主要有效成分中CO體積占比最大，其次為H2和CH4．污泥單獨(dú)氣化時(shí)，產(chǎn)氣中CO含量隨CO2流量增加逐漸降低；與煤或廢活性炭共氣化時(shí)，CO含量則隨CO2流量增大而逐漸增加．隨煤和廢活性炭混合比提高，H2、CH4含量逐漸上升，CO則相應(yīng)降低．CO的含量整體受混合比和CO2流量共同影響．

工業(yè)危廢污泥；煤；廢活性炭；CO2；共氣化

隨著工業(yè)快速發(fā)展，含有有毒有害物質(zhì)的工業(yè)污泥大量產(chǎn)生，其中部分污泥還屬于危險(xiǎn)廢物，對(duì)環(huán)境危害極大．采用傳統(tǒng)的填埋、焚燒等方法處置此類危廢污泥容易對(duì)環(huán)境造成二次污染[1]．相比之下，氣化處理技術(shù)一方面由于其還原性反應(yīng)氣氛可以顯著減少焚燒帶來(lái)的二惡英及其他多種煙氣污染物，同時(shí)氣化產(chǎn)生的可燃?xì)膺€具有較高的能量利用價(jià)值，因而日益得到關(guān)注[2]．與此同時(shí)，受限于污泥自身高灰分、低熱值的理化性質(zhì)，越來(lái)越多的研究聚焦于污泥與煤及生物質(zhì)等常見(jiàn)高熱值有機(jī)廢物的共處置，以提高污泥的處置效果．如鄒濤等[3]對(duì)含油污泥與配合煤為原料在850～1150℃熱解制得的熱解焦進(jìn)行了微觀結(jié)構(gòu)研究，并采用熱重法對(duì)其氣化反應(yīng)特性進(jìn)行了研究，著重分析了熱解溫度和含油污泥添加量對(duì)煤焦氣化反應(yīng)活性的影響；Jeong 等[4]利用流化床裝置進(jìn)行了污泥與煤共氣化的研究，結(jié)果表明污泥與煤的協(xié)同氣化對(duì)氣化氣中氫氣比例的提高和焦油控制具有明顯的協(xié)同效果，同時(shí)還采用負(fù)載鐵活性炭對(duì)焦油和硫化氫脫除效應(yīng)進(jìn)行了研究；Hantoko等[5]則采用超臨界水氣化的方法研究了污泥與煤共氣化制氫特性，研究發(fā)現(xiàn)提高溫度、降低物料濃度及煤的協(xié)同氣化均可促進(jìn)氫氣產(chǎn)率并提高冷煤氣效率；Szwaja等[6]通過(guò)引入高能作物弗吉尼亞錦葵與低熱值污泥在下吸式固定床中混合氣化，獲得了滿足污泥氣化所需的溫度，并考慮經(jīng)濟(jì)效益將錦葵的最大質(zhì)量比確定為50%；鐘振宇等[7]在鼓泡流化床上研究了空氣當(dāng)量比、含水率、污泥混合比對(duì)稻草與污泥共氣化特性的影響，當(dāng)污泥混合比為20%時(shí)可獲得較佳的氣化效果；Hu?等[8]發(fā)現(xiàn)了濕污泥與松木屑熱失重過(guò)程有協(xié)同作用，同時(shí)混合40%的松木屑以及在NiO/MD催化劑存在下可獲得最大的干氣產(chǎn)率、H2產(chǎn)率以及碳轉(zhuǎn)化率；Chen等[9]在利用熱重-紅外聯(lián)用方法對(duì)污泥與棕櫚仁殼的共氣化研究中發(fā)現(xiàn)二者具有協(xié)同氣化效應(yīng)，共氣化產(chǎn)物中C＝O、C＝C、C—O和C—C鍵比例增加，并利用流化床氣化實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)以H2/CO最大化為目標(biāo)的氣化參數(shù)進(jìn)行了研究．

工業(yè)危廢污泥的處理目前仍以焚燒為主，對(duì)其氣化性能，特別是與其他高熱值有機(jī)危廢的協(xié)同氣化處置的研究還較少．本文研究團(tuán)隊(duì)以某化工染料企業(yè)產(chǎn)生的危廢污泥為研究對(duì)象進(jìn)行了其熱解與氣化性能的系列研究[10]．本文開(kāi)展污泥協(xié)同該企業(yè)產(chǎn)生的廢活性炭進(jìn)行共氣化的反應(yīng)特性研究，同時(shí)采用污泥與煤共氣化進(jìn)行對(duì)比分析．首先利用熱重分析法對(duì)污泥與煤、廢活性炭在CO2氣氛下共氣化的失重過(guò)程、協(xié)同性及動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行分析；在此基礎(chǔ)上利用小型管式氣化爐考察煤、廢活性炭的混合比及CO2流量對(duì)污泥共氣化時(shí)產(chǎn)氣特性的影響．

1?實(shí)驗(yàn)材料和方法

1.1?實(shí)驗(yàn)樣品

本研究中的工業(yè)污泥和廢活性炭為某化工染料企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生[10]，燃煤為市售燃料．工業(yè)污泥與廢活性炭經(jīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門鑒定為危險(xiǎn)廢物，分別為《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》中HW12類(染料、涂料廢物)和HW49類(其他廢物)危廢．

將粗破碎后的污泥、煤、廢活性炭顆粒分別置于110℃烘箱中干燥處理至恒重，采用搖擺式高速粉碎機(jī)將其粉碎并經(jīng)100目分樣篩篩分．得到的粉狀污泥樣品分別與煤、廢活性炭按不同質(zhì)量比進(jìn)行混合．污泥、煤、廢活性炭及各混合物的工業(yè)與元素分析如表1和表2所示．污泥的灰分較高，熱值低，燃燒性能差，而煤和廢活性炭固定碳含量高，熱值也遠(yuǎn)高于污泥．混合燃料與純污泥相比灰分顯著降低，C、O元素含量和熱值均大幅提高，H元素也有所增加，揮發(fā)分含量則有一定程度降低．

表1?實(shí)驗(yàn)樣品的工業(yè)分析

Tab.1?Proximate analysis of samples

表2?實(shí)驗(yàn)樣品的元素分析

Tab.2?Ultimateanalysis of samples

1.2?熱重分析方法(TGA)

熱重分析采用德國(guó)NETZSCH公司生產(chǎn)的STA 499 F5分析儀．每次實(shí)驗(yàn)中，稱取30mg左右干燥樣品，在30℃/min的升溫速率下從室溫加熱到1100℃.以高純氮?dú)庾鳛檩d氣，CO2氣體為反應(yīng)氣，兩種氣體的流量均為20mL/min．

1.3?管式爐氣化實(shí)驗(yàn)方法

氣化實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示．采用批量式進(jìn)料方法，每次實(shí)驗(yàn)稱取5g樣品，用瓷舟裝載置于石英管中．以CO2作為氣化劑，N2作為載氣，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中維持CO2和N2總流量為100mL/min，CO2流量依次設(shè)置為17mL/min、25mL/min和50mL/min．反應(yīng)前需持續(xù)通入設(shè)定好流量的混合氣體20min，以排除原有氣氛對(duì)氣化反應(yīng)的影響．然后打開(kāi)電加熱爐程序升溫至反應(yīng)溫度，本研究中采用900℃為實(shí)驗(yàn)溫度．將放置樣品的石英管移至電爐的加熱段開(kāi)始持續(xù)反應(yīng)30min并收集產(chǎn)氣．采用GC-9790型氣相色譜儀對(duì)總產(chǎn)氣中的氣體組分進(jìn)行檢測(cè)，可以得到不同產(chǎn)氣組分的體積分?jǐn)?shù)．

圖1?管式爐氣化實(shí)驗(yàn)裝置示意

2?結(jié)果與討論

2.1?共氣化熱重過(guò)程分析

圖2為污泥與煤共氣化的TG和DTG曲線．可以看出，污泥和煤在CO2氣氛下各自單獨(dú)氣化的過(guò)程存在明顯差異．污泥的失重過(guò)程可分為4個(gè)階段：階段一為水分析出段(室溫～210℃)，該階段主要由污泥內(nèi)部水(含結(jié)晶水)、表面結(jié)合水以及部分易分解有機(jī)質(zhì)的揮發(fā)引起．隨后在210～590℃溫度范圍內(nèi)，發(fā)生污泥的熱解和揮發(fā)分析出，該階段出現(xiàn)的失重峰主要來(lái)自污泥中的蛋白質(zhì)或羧基等有機(jī)質(zhì)的分解[11]，產(chǎn)生部分輕質(zhì)烴類氣態(tài)產(chǎn)物并伴隨少量殘留水分的析出．這一階段污泥質(zhì)量損失約為14.5%，最大失重速率為1.92%/min．590～873℃范圍內(nèi)主要為礦物質(zhì)分解及焦炭氣化階段，碳酸鹽礦物質(zhì)發(fā)生分解析出CO2[12-13]，同時(shí)經(jīng)過(guò)熱解形成的焦炭與CO2發(fā)生氣固反應(yīng)產(chǎn)生CO，失重速率增大，約800℃時(shí)達(dá)到該階段的最大失重速率3.56%/min，質(zhì)量損失為13.59%．在更高溫度下會(huì)繼續(xù)發(fā)生少量難分解烴或縮聚反應(yīng)形成的半焦的進(jìn)一步分解以及部分焦炭的氣化反應(yīng)(873～1091℃)[14]．這一階段質(zhì)量損失相對(duì)較小，約為4.1%，最大失重速率為1.79%/min，出現(xiàn)在約1018℃．

圖2?污泥與煤共氣化熱重曲線

與污泥相比，煤的氣化過(guò)程中低溫段水分析出特征基本相同．200～750℃為煤的熱分解階段，主要有機(jī)質(zhì)分解發(fā)生在400～750℃，為明顯的單峰．同時(shí)由于烴類的縮合程度較高且在低溫下更穩(wěn)定，因此與污泥相比，煤的熱解階段對(duì)應(yīng)的溫度更高[15]，此階段失重25.2%，最大失重速率3.64%/min出現(xiàn)在472℃．800℃后為煤焦的氣化過(guò)程，失重速率高，1100℃時(shí)達(dá)到約7.54%/min．

污泥與煤共氣化時(shí)，在熱解階段，低溫下表現(xiàn)為以污泥的熱分解為主，而在較高溫度下表現(xiàn)為煤?jiǎn)为?dú)熱解的特性，因此隨著混合比升高，熱解階段失重峰也隨之向高溫段偏移．在氣化反應(yīng)階段，隨著煤混合比例的提高，煤熱解階段生成的煤焦比例也相應(yīng)增加，其氣化反應(yīng)在混合燃料的氣化反應(yīng)中起到主導(dǎo)作用，對(duì)應(yīng)的氣化反應(yīng)失重速率顯著提高，失重峰也相應(yīng)向高溫段遷移．

圖3為污泥與廢活性炭共氣化的熱重TG和DTG曲線．廢活性炭單獨(dú)氣化時(shí)的水分析出過(guò)程特征與污泥相比基本相同，而且廢活性炭中水分基本為游離水，其析出溫度范圍也較低．此后在146～506℃溫度范圍內(nèi)廢活性炭發(fā)生熱解反應(yīng)，其反應(yīng)速率高于對(duì)應(yīng)階段的污泥熱解反應(yīng)，且整體失重峰較為平坦．由于活性炭中揮發(fā)分較低，因此熱解反應(yīng)完成后隨溫度繼續(xù)升高表現(xiàn)為一個(gè)持續(xù)的低反應(yīng)速率段．直至溫度升高至860℃以上，才開(kāi)始活性炭熱解焦炭的氣化反應(yīng)．

圖3?污泥與廢活性炭共氣化熱重曲線

污泥與廢活性炭共氣化時(shí)，混合燃料在熱解階段的失重峰與污泥熱分解對(duì)應(yīng)的溫度區(qū)間基本一致．隨著廢活性炭混合比的升高，峰值失重速率逐漸增大．活性炭混合比由40%增加至80%，最大失重速率由2.11%/min提高至2.34%/min，對(duì)應(yīng)的反應(yīng)峰溫度亦隨之升高．在焦炭氣化階段，隨著廢活性炭比例增加，氣化峰值的失重速率由純污泥的3.56%/min分別增加到5.49%/min和6.06%/min，對(duì)應(yīng)的峰值溫度由800℃上升到1074℃和1091℃．

2.2?共氣化的協(xié)同性分析

污泥在與煤和廢活性炭共氣化過(guò)程中的失重速率均有所升高，在焦炭氣化反應(yīng)階段尤其顯著．因此，為分析污泥與兩種共氣化燃料在氣化反應(yīng)過(guò)程中是否存在相互協(xié)同作用，引入?yún)f(xié)同性作用指數(shù)RMS和MR[16]：

因此，對(duì)于共氣化反應(yīng)，可由RMS值判斷污泥與煤或廢活性炭的氣化反應(yīng)是否相互獨(dú)立進(jìn)行，如果RMS值較大，則說(shuō)明污泥與煤或廢活性炭的氣化反應(yīng)之間產(chǎn)生相互影響．而MR值的正負(fù)則可進(jìn)一步表明共氣化反應(yīng)中的相互影響對(duì)氣化反應(yīng)進(jìn)行是相互促進(jìn)作用或抑制作用．一般來(lái)說(shuō)，較大的RMS值和較大的正MR值表示兩種或多種原料共氣化時(shí)具有較好的協(xié)同氣化效應(yīng)．

由式(3)計(jì)算得到污泥與煤、廢活性炭在不同混合比下共氣化的DTG計(jì)算值曲線，如圖4所示．可以看出，在氣化反應(yīng)階段，無(wú)論添加煤或廢活性炭，混合燃料的氣化失重速率實(shí)驗(yàn)值均偏離計(jì)算值曲線；而在熱解反應(yīng)段，計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)值基本重合．這說(shuō)明污泥和煤/廢活性炭在高溫時(shí)的焦炭氣化階段存在一定的相互協(xié)同作用．

由式(1)和式(2)計(jì)算得到污泥與煤或活性炭在不同混合比下共氣化時(shí)氣化反應(yīng)階段的RMS和MR值，如表3所示．可以看出，混合比為40%時(shí)，共氣化的協(xié)同性效果均好于混合比為80%．而與煤對(duì)比，在相同混合比例下，廢活性炭的兩項(xiàng)協(xié)同指數(shù)值均更大，如40%混合比時(shí)活性炭的協(xié)同性指數(shù)約為煤的3倍，說(shuō)明污泥與活性炭共氣化具有更好的相互促進(jìn)效果.

圖4?共氣化時(shí)DTG曲線計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值對(duì)比

表3?混合燃料在氣化反應(yīng)階段的協(xié)同性指數(shù)

Tab.3?Reinforcement effect factor in gasification stage

2.3?氣化反應(yīng)段的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析

進(jìn)一步對(duì)污泥與煤或活性炭的氣化反應(yīng)段進(jìn)行表觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析，并與2.2節(jié)中的氣化協(xié)同效果進(jìn)行對(duì)比分析．本研究采用級(jí)反應(yīng)機(jī)理函數(shù)進(jìn)行描述，采用Coats-Redfern積分法對(duì)焦炭氣化反應(yīng)階段進(jìn)行動(dòng)力學(xué)參數(shù)求解[17]，非等溫非均相反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程可寫為

計(jì)算得到當(dāng)反應(yīng)級(jí)數(shù)為1.5時(shí)擬合結(jié)果較好．各混合樣品氣化階段動(dòng)力學(xué)參數(shù)如表4所示．可以看到，污泥與煤、廢活性炭共氣化時(shí)，氣化反應(yīng)的活化能相比純污泥氣化有大幅降低，表現(xiàn)出良好的促進(jìn)效應(yīng)．共氣化反應(yīng)的活化能隨著煤和廢活性炭混合比增加而有所升高，如混合比為40%時(shí)，活性炭和煤混合物的活化能分別為污泥單獨(dú)氣化時(shí)的23.7%和30.9%，氣化反應(yīng)更容易發(fā)生．這也與前文對(duì)協(xié)同氣化指數(shù)的分析一致．因此可考慮在此比例范圍對(duì)污泥采用共氣化處置的實(shí)際應(yīng)用，以廢活性炭替代煤與污泥進(jìn)行共氣化協(xié)同處置，可起到更好的處置效果與節(jié)能效益．

表4?氣化反應(yīng)階段的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)指數(shù)(＝1.5)

Tab.4?Reaction kinetic parameters in gasification stage

2.4?共氣化對(duì)氣化產(chǎn)氣特性的影響

圖5為在不同CO2流量下，污泥與不同混合比的煤、廢活性炭共氣化生成的氣化氣中主要有效組分的體積分?jǐn)?shù)．氣相色譜檢測(cè)出氣化合成氣的成分主要包括N2、CO2、CO、H2、CH4，其中N2為載氣不參與氣化反應(yīng)，而CO2為氣化反應(yīng)介質(zhì)，因此在對(duì)合成氣特性分析時(shí)總體積中將N2和CO2扣除．產(chǎn)氣中主要的可燃小分子氣體產(chǎn)物為CO、H2和CH4，反應(yīng)過(guò)程中以焦炭與CO2的氣化反應(yīng)為主，因此CO比例最高．H2和CH4主要來(lái)自熱解過(guò)程中有機(jī)質(zhì)分解[18]，在產(chǎn)氣中體積占比相對(duì)較低．

圖5?不同CO2流量條件下氣化氣主要成分

由于煤、廢活性炭中固定碳和氫含量較高，因此共氣化過(guò)程中產(chǎn)生的H2和CH4相比純污泥氣化時(shí)有明顯增加．隨著混合比增大，H2和CH4在合成氣中的比例也隨之升高．而CO2流量的增加對(duì)H2和CH4則起到了稀釋作用，可以看到隨著CO2流量的提高，合成氣中H2和CH4的比例也在減少．

CO主要來(lái)自熱解半焦和CO2的氣化反應(yīng)，在污泥單獨(dú)氣化時(shí)，由于污泥固定碳含量極少，CO主要來(lái)自于污泥中有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生的碳自由基．隨CO2流量的增加，一方面減少了氣體產(chǎn)物在反應(yīng)區(qū)的停留時(shí)間，同時(shí)CO2流量增加帶來(lái)的稀釋效應(yīng)也進(jìn)一步削弱了碳鏈自由基與CO2的反應(yīng)，因此產(chǎn)氣中CO的濃度隨CO2流量增加有所降低．在污泥與煤或廢活性炭共氣化條件下，混合燃料中固定碳含量提高，因而在熱解階段產(chǎn)生更多的半焦及碳自由基，從而使共氣化過(guò)程中CO2與半焦之間的氣化反應(yīng)得以增強(qiáng)，在氣化合成氣中CO的濃度也相應(yīng)地逐漸增加．

相對(duì)于氣化實(shí)驗(yàn)過(guò)程中反應(yīng)器中的CO2流量，混合燃料分解產(chǎn)生的碳自由基為過(guò)量，此時(shí)合成氣中CO的濃度由CO2的量決定．因此在CO2流量一定的情況下增加混合比時(shí)，由于熱解產(chǎn)生的H2和CH4含量上升，合成氣中的H2和CH4比例大幅增加，導(dǎo)致CO濃度與污泥單獨(dú)氣化時(shí)相比有所降低．而隨著CO2流量的增加，CO的濃度又會(huì)逐漸提高．

在相同的混合比下，與煤共氣化相比，污泥與廢活性炭共氣化時(shí)氣化產(chǎn)氣中CO濃度較高．分析認(rèn)為主要原因可能是由于廢活性炭在使用廢棄后仍然具有相比煤粉更為豐富的微孔結(jié)構(gòu)(本研究中的廢活性炭為椰殼活性炭，微孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá))，同時(shí)活性炭還具有豐富的表面活性基團(tuán)．這共同造成了在與相同質(zhì)量的廢活性炭混合時(shí)，氣化反應(yīng)體系中具有可促進(jìn)氣化反應(yīng)進(jìn)行的更大的反應(yīng)面積和更多的氣化反應(yīng)活性官能團(tuán)，因而使CO2和熱解半焦的氣化反應(yīng)得以強(qiáng)化．此外，廢活性炭中的固定碳高于煤，而氫含量低于煤，因此在共氣化過(guò)程中可參與氣化反應(yīng)的半焦和碳自由基更多，生成的氣化合成氣中CO濃度也會(huì)相對(duì)更高．

3?結(jié)?論

本文將工業(yè)危廢污泥與煤、廢活性炭按不同比例混合，在熱重分析儀和管式氣化爐上進(jìn)行了共氣化實(shí)驗(yàn)研究，主要得到以下結(jié)論：

(1) 污泥與煤共氣化的失重過(guò)程在熱解階段存在低溫污泥熱解和高溫煤熱解兩個(gè)獨(dú)立的失重峰，而污泥與廢活性炭共氣化時(shí)有機(jī)質(zhì)熱分解與污泥單獨(dú)氣化的失重特性則較為一致．在焦炭氣化階段，隨著煤或廢活性炭混合比的增加，最大失重速率均逐漸增大，同時(shí)失重峰向高溫方向偏移．

(2) 污泥與煤、廢活性炭的共氣化反應(yīng)在800℃以上高溫段表現(xiàn)出強(qiáng)烈的協(xié)同促進(jìn)作用，同時(shí)共氣化的活化能相比污泥單獨(dú)氣化也大幅降低．本文研究中，混合比為40%時(shí)協(xié)同效果更顯著，共氣化所需活化能約為污泥單獨(dú)氣化時(shí)的30%．

(3) 以CO2為氣化劑，共氣化產(chǎn)氣中主要可燃組分為CO、H2、CH4，其中CO最高．隨著煤或廢活性炭混合比增加，H2和CH4的含量逐漸提高．污泥單獨(dú)氣化時(shí)產(chǎn)氣中CO比例隨CO2流量增加有所降低；共氣化產(chǎn)氣中，CO比例則隨著CO2流量增加而提高，CO2對(duì)H2和CH4主要表現(xiàn)為稀釋作用．

(4) 相同混合比例下，廢活性炭表現(xiàn)出更好的協(xié)同作用，混合比例40%時(shí)，廢活性炭協(xié)同氣化指數(shù)約為煤的3倍．污泥與廢活性炭共氣化產(chǎn)氣中CO比例也較高．利用廢活性炭與污泥進(jìn)行有機(jī)危廢的協(xié)同處置具有較好的可行性．

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Co-gasification of Hazardous Sludge with Coal and Waste Activated Carbon in CO2Atmosphere

Zhang Zhixiao，Yang Fan，Gao Yu，Qi Qiao

(School of Mechanical Engineering，Hangzhou Dianzi University，Hangzhou 310018，China)

Thermo-gravimetric analysis(TGA)was used to investigate the weight loss characteristics，reaction kinetics and synergistic effect during the co-gasification reaction of hazardous sludge with coal and waste activated carbonin CO2atmosphere. The weight loss ratio and max weight loss rate both increased when more coal or activated carbon was blended. The synergistic effect during co-gasification was observed with the temperature exceeding 800℃. At 40% mixing ratio，the synergistic effect index was much higher and the activation energy decreased to 24%—31% of that in pure sludge feedstock. Waste activated carbon exhibited significant synergistic effect with an index three times higher than that of coal. The characteristics of syngas generated in co-gasification were furtherly studied in a quartz tube gasifier. Generally，the content of CO was higher than that of the other two main components in syngas，H2and CH4. The content of CO decreased gradually with the increase of CO2flow rate for pure sludge gasification. However，the opposite result was observed when co-gasification took place. The proportion of H2and CH4was mainly affected by the mixing ratio of coal or activated carbon. With the increase of mixing ratio，the content of H2and CH4increased gradually while that of CO decreased. The CO content was jointly determined by mixing ratio and CO2flow rate.

industrial hazardous sludge；coal；waste activated carbon；carbon dioxide；co-gasification

TK16

A

1006-8740(2023)01-0036-08

10.11715/rskxjs.R202105008

2021-12-27.

浙江省“領(lǐng)雁”研發(fā)攻關(guān)計(jì)劃資助項(xiàng)目(2022C03092)；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51206039)．

張志霄（1975—??），女，博士，副教授．

張志霄，zhixiaozh@hdu.edu.cn.

(責(zé)任編輯：梁?霞)