城市生活垃圾热解燃烧特性和氯转化机理

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1、摘,p,.}摘要城市生活垃圾焚烧技术可实现垃圾的减量化、无害化和资源化，近年在我国得到了迅速的推广，但焚烧技术仍存在高温腐蚀，二恶英类污染物排放等运行和污染问题。中科院过程工程研究所提出了双级料腿循环流化床垃圾焚烧」_艺，该工艺采用燃前脱氯力法，将垃圾在焚烧装置内分级治理，可望解决垃圾焚烧技术中存在的主要问题。本文以城市生活垃圾典型组分作为研究对象，对其热分析特性、热力学特性、典塑含氯组分的氯逸出特性及反应机理等万I肠注行了研究。目的是掌握我国典型垃圾组分的热解、燃烧特性，寻求双级料腿循环流化床垃圾焚烧装背各部分的最佳运行条件和工艺条件，实现垃圾的高效清洁焚烧。本文在实

2、验部分对垃圾中的典型组分进行了热重天平的热解及不同氧浓度下燃烧的TG-DSC分析，得到我国垃圾可燃组分的热解燃烧特性分别建立热解和半焦燃烧的反应动力学模型获得各阶段的反应动力学参数;同时拍建立的热态流化床实验台进行有机含氯组分PVC的热态实验，在线测量HCI气体的排放规律，研究不同温度、不同加热速率等条件下热解燃烧特性及氯的逸出行为，结果发现运行温度对I-ICl气体的逸出影响不明显，而升温速率的增加使HCI气体的转化率明显降低。本义在理论部分进行了垃圾焚烧体系的化学热力学平衡分析，计算PVC及典型成分垃圾在不同温度、过量空气系数、含氯量等条件万焚烧产物的形态及平衡浓度，

3、得到HCI的生成和转化规律，根据计算结果得到垃圾焚烧过程中抑制HCI生成、消除二恶英的反应工艺条件，同时研究了钙基脱氯剂的脱氯效果;对PVC在流化床焚烧过程中氯的生成及转化机理进行研究，PVC的热分解过程可分为低温段主链脱除HCI，高温段主链分解生成脂肪烃和芳香烃类的过程，PVC在流化床中热分解由+升温速率较快，低温段即生成低分子脂肪烃和芳香烃类，抑制了HCI气体的脱除，造成PVC中氯未完全转化为HCI气体。由实验数据结合理论分析结果得到双级料腿循环流化床垃圾焚烧装置的最佳运行参数，为这种新型焚烧装置的设计、运行和工艺提供理论基础和合理依据。关键词:城市生活垃圾，双级料

4、腿循环流化床，TG-DSC分析，化学热力学平衡计算氯化氢城市生活垃圾热解燃烧特性和氯转化机理CharacteristicsofPyrolysisandCombustionandChlorineReleaseMechanismsofMunicipalSolidWastesLIJi(ChemicalTechnology)DirectedbyProfessorLINWei-gangAbstract:Incinerationhasbeenwidelyappliedoverthepastdecadefordisposalofmunicipalsolidwastes(MSWs)in

5、Chinaduetoitsadvantagesofvolumereduction,hightoxicityeliminationandenergyrecovery.However,highchlorinecontentinMSWresultsintwomajorproblems:hightemperaturecorrosionandtheemissionofdioxins.Itisnotaneasytasktosolvetheseproblemsbychangingoperatingconditionsinconventionalincinerators,because

6、thetwoproblemsareinterrelated.Anewtypeofincinerator,socalleddouble-diplegcirculatingfluidizedbed(DDCFB)incinerator,wasproposedintheInstituteofProcessEngineering,ChineseAcademyofSciencestosolvetheseproblems.ThenewconceptisbasedontheinsitustagedconversionofMSWs,whichdecouplestheinteraction

7、sbetweenhightemperaturecorrosionandtheemissionofdioxins,bypre-removalofchlorinebeforecombustionstage.TheknowledgeofbehaviorsofMSWsinthermalconversionprocessisofessentialimportanceforthedesignofthenewtypeofincinerator.Themainobjectiveofthisworkistostudypyrolysisandcombusti