探究垃圾焚烧过程中腐蚀气体的生成及高温腐蚀机理研究

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1、华南理工大学博士学位论文垃圾焚烧过程中腐蚀气体的生成及高温腐蚀机理研究姓名：祝建中申请学位级别：博士专业：化学工程指导教师：陈烈强20030530摘要摘要本论文针对城市生活垃圾过程所产生的严重二次污染和复杂烟气中的高温腐蚀问题，重点对HCl和S02等多种腐蚀性气体的生成、控制与在此气氛中的高温腐蚀理论进行了实验研究。首先，本论文在中空水冷转式垃圾焚烧炉中，研究固体垃圾在转式焚烧过程中污染腐蚀性气体HCl和S02的生成与控制。结果表明：焚烧过程中，HCI和S02的生成受垃圾在转式焚烧炉内的燃烧状态控制，其随着燃烧过程的推进面

2、释出，释放量受一次空气系数、转轴结构与转轴运动参数，供风方式与配风量等操作条件影响不大，但与垃圾在炉内的焚烧温度紧密相关。释放量也受化学反应过程的影响，焚烧过程中添加CaO等钙基物质吸收剂能有效控制它们的生成。在利用CaO同时脱氯脱硫过程中，由于HCl可以与所生成的CaS04发生反应，随着温度升高和反应持续进行，颗粒表面形成共融态，S02能进入颗粒内部，导致脱硫效率和吸收剂利用率的提高。其次，本论文研究了垃圾焚烧过程中易引起熔融盐腐蚀的铅、锌、氯等元素的分布与燃烧工况之间的关系。通过比较模化工况、添加CaC03工况、无PV

3、C工况、添加NaCl工况和顺德垃圾焚烧工况，得出了不同焚烧工况下铅、锌、氯等易引起腐蚀物质在底灰、飞灰和烟气中分布规律。通过添加PVC和NaC[，得出了氯对铅、锌等腐蚀物挥发性的影响规律及无机氯、水份对烟气中氯生成的影响。还讨论吸附剂对这些物质的吸附作用。研究结果表明：焚烧温度对所研究的腐蚀物的影响特性不一：垃圾焚烧过程中氯的存在使腐蚀更易向飞灰或烟气中迁移，使烟气中腐蚀成分含量增加：垃圾中PVC对这些物质分布特性影响要大于NaCl。最后，本论文为揭示材料垃圾焚烧过程中的高温腐蚀行为，借助于腐蚀重量实验，x一射线衍射仪(X

4、RD)，扫描电子显微镜(SEM)，电子能谱(EDX)等分析测试手段，研究了铁、铸铁、20#碳钢和不锈钢在垃圾焚烧环境中的高温腐蚀行为及腐蚀动力学。获得了垃圾焚烧积灰中的NaCl、ZnCl2等氯化物及灰渣中氯的含量对腐蚀的影响。研究了氯化、硫化和氯、硫共存时的腐蚀行为，得出了NaCl与S02腐蚀协同作用机理，灰积和腐蚀气体硫酸盐化作用的机理。通过研究模拟灰与02．S02．H20—HCI．C12等多元混合气氛的对材料腐蚀，研究了这两个复杂界面之间的腐蚀机理。关键词高温腐蚀：固体废物；焚烧：腐蚀物；分布特性华南理工大学工学l尊士

5、学位论文ABS丁RACTIncinelafionshavebeenwidelyusedablx)adduringthepasttwentyyearsforitsadvm也lgesofremarkablevolun℃reduction,massreductionanderl盯科recoverydisposingofMunicipalSolidWaste(MSW)．Nowadaysthistechnologyhasbeenpopularizedgraduallyinourcountry．However,thisprocessg

6、eneratesgaspollutantswhichbringaboutnewenvironmentalproteins．Anotherproblemiscorrosionmakingthemetallicmaterialsundergoaggressivedegradation,whichisusuallyverysevereduetothecomplexrlⅪctionsbetw钟rlthecombustiongasescontainingHCLSO：andsaltdeposits(ZnCl2，KCLNaCLNa2S0

7、4，etc)duringin--on．．ThispapermainlystudiestheformationandcontrolofHCLS02andhighte螂corrosiontheoryinthesee(xnplexamlospheresAtfirst,liftspaperstudiesthefont)atioilandcontrolofSOzandHCLwhichcausedcorrosioneasilyinaserf-designedmtary缸K血K求姗．Theresultsshowthattheformat

8、ionsofHCIandso：stron#ydependontheincinerationconditionintherotary劬erator．Theope血onconditionssuchaswastefee&ate,excessairratioandairdistributionCallinflu