村镇生活垃圾热解气化特性的实验研究与工艺设计

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1、村镇生活垃圾热解气化特性的实验研究与工艺设计ExperimentalStudyonthePyrolysisandGasificationCharacteristicsofSolidWasteinVillagesandProcessDesign工程领域：环境工程作者姓名：潘敏慧指导教师：马文超讲师企业导师：吕元副高级工程师天津大学环境科学与工程学院2017年12月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学

2、或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据摘要随着经济的发展和人们生活水平的

3、提高，生活垃圾的产量及清运量不断增加，预计到2020年达到2亿吨/年，由于生活垃圾热解技术具有比焚烧法更高的能源利用率、较低的二次污染和适宜小规模处理等优势，所以更适宜处理村镇垃圾。本文以生活垃圾中五种典型组分为研究对象，探究它们的热解特性，为工业化生产提供基础。主要研究内容和结果如下：本文利用Py-GC/MS联用的方法，研究了生活垃圾中五种典型组分纸张、塑料、木屑、织物和蔬菜果皮的高温快速裂解特性。纸张、木屑、织物和蔬菜果皮组分较相似，所以产物比较相近，与塑料的产物差别较大。随着快速热解实验最终温度的升高，大多数的产物峰的峰高呈减小趋势，各组分热解的

4、有机物含量减少。因此，我们可以通过提高最终温度来减少焦油的产量，但温度的变化对于焦油的不同组分作用是不同的。将5种生活垃圾典型单组分组合，利用TG-FTIR联用技术对样品单组分样品、混合样进行热重和气体产物分析。在500℃之后，五种组分的TG曲线都开始趋于平缓，当温度大于800℃时，各组分都已完成绝大部分转化，且800℃之后，热解温度升高对转化率的影响不大。当各组分组成成分相似时，组成成分成为混合热解规律的主要影响因素；而当各组分组成成分差别较大时，各组分单独热解失重区间分布是否重合成为混合热解规律的主要影响因素。生活垃圾的热解气化基本满足化学动力学反

5、应的一级反应，拟合结果较好。设计了一套百吨级生活垃圾热解气化系统，主要由预处理设施、主体热解气化炉以及烟气处理系统组成。主体热解气化炉采用外热式回转窑，在设计中：窑倾角α=2°，sinα=0.0349，窑转速n=1r/min，停留时间t=40min，计算得L/D=14，物料填充率φ=0.1，生活垃圾进料量为4.19t/h，计算得D=1.81m，L=25.34m。同时设计了一套烟气净化系统，烟气处理达到国家标准。针对村镇生活垃圾热解气化技术的经济性进行了分析。通过实例分析发现垃圾热解气化技术更适用于村镇垃圾的处理，并且其在经济上是可行的。政府的垃圾补贴十

6、分重要，越是规模小的工程，需要的政府补贴越高。采用新型的产业运营模式，建立第三方治理责任体系、约束机制，是未来村镇生活垃圾处理产业的发展方向。关键词：村镇生活垃圾，热解气化，回转窑，经济性分析I万方数据ABSTRACTThegenerationofmunicipalsolidwaste(MSW)hasincreasedgraduallywiththeimprovementofeconomicandlivingstandardsofpeople.Itisprojectedthatby2,020,200milliontons/yearwillbeprodu

7、ced.ThepyrolysistechnologyforMSW,comparedwithincineration,hasahigherWTE(WastetoEnergy)rate,lowersecond-steppollutionandaresuitableforsmallscaleoperation．IthasbeenconsideredamoresuitableMSWtreatmenttechnologyinsmalltowns.Inthispaper,fivetypicalcomponentsofdomesticwastearestudiedt

8、oexploretheirpyrolysischaracteristics,andprovid