船舶垃圾资源化利用研究

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1、硕士学位论文船舶垃圾资源化利用研究作者姓名曾广博工程领域工程热物理指导教师马晓茜教授所在学院电力学院论文提交日期2015年5月TheStudyofResourceUtilizationoftheWastefromShipADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZengguangboSupervisor：Prof.MaXiaoqianSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TK6学校代

2、号：10561学号：201220110344华南理工大学硕士学位论文船舶垃圾资源化利用研究作者姓名：曾广博指导教师姓名、职称：马晓茜教授申请学位级别：学术型硕士学科专业名称：工程热物理研究方向：高效低污染燃烧论文提交日期：2015年5月10日论文答辩日期：2015年6月7日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：赵增立委员：马晓茜廖艳芬杨承余昭胜摘要船舶作为世界贸易中最重要的运输工具，在全球范围内大约有90％的货物和商品都是通过船只运送到各个领域。船舶在航运过程中会产生大量的垃圾

3、，这些垃圾若得不到合适的处理将对生态环境造成巨大的破坏。由船舶造成的海洋环境污染问题已成为全球亟待解决的严峻问题，仅船舶排放的废气形成的大气污染已占全球大气污染源的10%。因此，探索并研究符合大型船舶实际情况的船舶垃圾高效清洁资源化利用技术具有重要的现实意义。利用热失重分析方法研究船舶塑料垃圾在不同升温速率和不同气氛下的热解特性，并得到了热解动力学参数。结果表明，船舶塑料垃圾的热解过程主要有3个阶段，比一般塑料热解复杂；随着升温速率增大，最大热解速率和最大热解速率温度等热解特性参数也增大，反应变得更剧烈；N

4、2/CO2比为4:1时，热解反应进行的最完全，固体残留率最少。动力学分析表明，采用3个连续一级反应模型能很好地拟合实验数据；不同的升温速率和气氛比对反应各阶段活化能均有不同程度的影响。采用热重-红外光谱联用分析方法，针对船舶塑料垃圾的典型组分（包装塑料、废弃缆绳和废旧渔网）的主要成分PVC、PE和PA6进行热解研究，以3种典型塑料成分热解过程中的失重特性和逸出气相产物作为表征，研究其共热解过程的相互影响作用。PA6和PE热解过程均为一步分解，PVC热解过程分为两个阶段。船舶塑料混合热解时存在分子间自由基团的

5、相互作用，对PE与PA6、PA6与PVC的共热解产生明显协同效应，并不同程度地降低了3种组份混合热解的反应活化能和残余质量，提高挥发性产物(如热解油、气)的比例。对6种典型组分（重油、木料、棉纤维、PA6、PE和PVC）在不同升温速率下进行燃烧失重特性和逸出气体分析实验，得到了六种典型组分各升温速率下燃烧特性参数。在20℃/min的升温速率下分别进行两两组分混烧实验，结果表明：PVC和重油、木料、PA6,重油和棉纤维的混燃均促进反应的进行，有利于降低残留质量；木料与塑料，PVC与PA6混合燃烧对于CO的生成

6、起到显著的抑制作用；重油与棉纤维的混燃抑制了CO2的生成；PVC与棉纤维、PA6、PE，木料与PA6、PE，PA6与棉纤维等混燃有助于减少NOx的排放；木料与PA6、PE，重油与PA6，PVC与其它五种组分的混燃均有利于降低SO2的排放。I从船舶节能角度出发，提出了一种综合利用船舶垃圾焚烧炉及柴油动力装置余热的回收系统。对系统各部件和工质参数进行计算，为设备设计和选型提供依据；对系统进行㶲平衡和热平衡计算，得到系统的各项损失和效率。对系统进行经济性分析，结果表明该系统将能量利用率εE提高了3.54%，动力装

7、置有效热效率ηe提高了3.11%，节能效果显著，获得额外收益为1300.12万元/年，系统投资回收期约为1.6年，对本系统进行投资是切实可行的。关键词：船舶垃圾；TG-FTIR；热解；燃烧；余热利用IIABSTRACTAsthemostimportantmeansoftransportationinworldtrade,around90%oftheworldwidegoodsandgoodswereconveyedtovariousfieldsbyship.Intheshippingprocess,ship

8、swillproducealotofrubbish,iftherubbishcannotdisposewithsuitabletreatmentwillcausesignificantdamagetotheecologicalenvironment.Marineenvironmentpollutioncausedbyshipshasbecomeaseriousproblem,onlytheemissionscau