含油污泥主要来自原油开采、集输、污水处理等过程，包含清罐油泥、隔油池底泥、含油污水处理产生的污泥等[1-2]。含油污泥成分复杂，属于多相体系，是一种由水包油(O/W)、油包水(W/O)以及悬浮固体组成的稳定的悬浮乳状液体系，含油率及含水率分别为10%～50%、40%～90%。我国石油行业每年产生的含油污泥量多达千万吨,处理排放费用高[3-5]。主要处理方法有固化处理法、溶剂萃取法、调制-机械分离法、超声法、热解法以及生物法等[6-8]。焚烧法可充分利用含油污泥中的热值，且污染物减量化彻底[9-10]。研究者将煤炭与烤烟残渣混合压块，其脱硫率、燃烧率分别为90%，98%[11-14]。

生物质型煤因原料丰富、应用市场巨大，在我国应用前景广阔[15]。含油污泥的焚烧过程因污泥组分变化较大、纯粹焚烧的气体污染物排放量较大，燃烧速率难以控制[16]。

本文将生物质、含油污泥和煤按一定比例混合制成型煤进行焚烧，探讨混合比例及添加水量、成型条件等对机械强度、燃烧速率的影响，为含油污泥基燃料的稳定燃烧提供支持。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

含油污泥，取自延安市吴起县长官庙联合站，其理化性质见表1；煤，来自榆林大柳塔；杏壳、核桃壳，取自克拉玛依三达新技术股份有限公司，以上材料的元素分析结果见表2。

表1含油污泥的常规性质分析Table1AnalysisofconventionalpropertiesofoilysludgepH含油率/%含水率/%固含量/%

表2实验材料的元素分析结果Table2Experimentalmaterialofelementalanalysis样品C/%H/%O/%S/%N/%Pb/%Ba/%煤73.684..污泥38.553..杏壳52.360..核桃壳44.070.. 900

XRY-A 氧弹式量热计；型箱式电阻炉控制箱；LX-8503型抗压强度测定仪；型煤成型机(实验室研发，实用新型专利号：ZL2.4)。

1.2 型煤制备

将煤和杏壳、核桃壳破碎至1 mm 以下，与含油污泥和粘土组分按照一定比例混合、搅拌均匀，用型煤成型机压制成Φ 40 mm×40 mm的圆柱煤块，自然通风24 h。

1.3 测试方法

1.3.1 热值的测定 采用XRY-A 氧弹式量热计，按照操作规程进行。

1.3.2 型煤机械性能的测试 依据《工业型煤落下强度测定方法》(MT/T 925—2004)测定型煤的跌落强度[17]；依据《工业型煤冷压强度测定方法》(MT/T 748—2007)测定型煤的抗压强度；依据《工业型煤浸水强度和浸水复干强度的测定方法》(MT/T 749—2007)测定型煤的浸湿强度[18]。

1.3.3 型煤燃烧速率的测试 将含油污泥基型煤在马弗炉内700 ℃下直接燃烧，通过燃烧失重与时间的比值，测定不同燃烧阶段的平均燃烧速率。

2 结果与讨论

2.1 含油污泥、煤、生物质的热值测定

采用氧弹式量热计分别测定含油污泥、煤、杏壳、核桃壳的热值，结果见表3。

由表3可知，污泥的热值较杏壳和核桃壳高，为17 655 kJ/kg，极具再利用的价值。

表3煤等物质的热值分析Table3Thecoalandothermaterialcalorificvalueanalysis项目热值/(kJ·kg-1)煤 18 990污泥 17 655杏壳 14 603核桃壳12 095

2.2 生物质混合比例对型煤热值的影响

生物质加入型煤，可改善其燃烧热值及性能。在型煤能够稳定燃烧的前提下，将生物质以不同质量比加入其中，测定热值，结果见表4。

表4不同混合比例型煤的燃烧热值Table4Burningcalorificvaluesofcoalwithdifferentmixtureproportions煤∶污泥∶黏土∶X/质量比燃烧热值/(kJ·kg-1)X=核桃壳X=杏壳6∶2∶1∶118 7415∶3∶1∶114 4925∶2∶2∶115 07615 7515∶2∶1∶216 1844∶4∶1∶115 5054∶3∶2∶114 1934∶3∶1∶213 4364∶4∶0.75∶1.2515 05315 4294∶4∶0.5∶1.515 893

由表4可知，在污泥加量较大而生物质加量较低的比例下，杏壳较核桃壳的热值高，且在煤∶污泥∶黏土∶杏壳为4∶4∶1∶1、煤∶污泥∶黏土∶杏壳=4∶4∶0.75∶1.25以及煤∶污泥∶黏土∶杏壳为4∶4∶0.5∶1.5时，混合体系的热值分别为16 505，15 429，15 893 kJ/kg，达到稳定燃烧的热值所需范围。这主要是杏壳的热值高，为型煤充分燃烧提供了热能。另外，生物质的加入，可改善型煤燃烧过程的孔隙分布，利于燃烧过程的有效控制。

2.3水添加量对生物质含油污泥型煤机械强度的影响

在煤∶污泥∶黏土∶杏壳=4∶4∶1∶1、煤∶污泥∶黏土∶杏壳=4∶4∶0.75∶1.25、煤∶污泥∶黏土∶杏壳=4∶4∶0.5∶1.5，成型压力20 MPa时，探讨不同水加入量对型煤跌落强度、抗压强度及浸湿强度的影响，结果见图1。

由图1可知，煤∶污泥∶黏土∶杏壳为4∶4∶1∶1时，加水量75 mL/kg时，跌落强度、抗压强度及浸湿强度分别达到98%、513 N/个、305 N/个。这主要是添加一定量水有助于物料之间粘结性的增大。但当添加水量大于50 mL/kg时，物料之间有被稀释的趋势，成型难度增大。根据我国“工业型煤开发”的主要考核指标，选择煤∶污泥∶黏土∶杏壳=4∶4∶1∶1，添加水量50 mL/kg的比例进行下一步研究。

文章来源：《机械强度》 网址: http://www.jxqdzzs.cn/qikandaodu/2020/1109/362.html