聚氯乙烯(Polyvinyl chloride,PVC)的大量使用使固體廢棄物中氯含量增高,增加了廢物處理難度,導(dǎo)致環(huán)境污染,且影響人的身體健康;高堿燃料如生物質(zhì)、準(zhǔn)東高堿煤等熱利用過(guò)程中面臨爐膛結(jié)渣、腐蝕的問(wèn)題。本研究針對(duì)含氯塑料廢棄物和高堿燃料熱利用中的氯污染和堿金屬腐蝕問(wèn)題,提出PVC與高堿燃料共水熱協(xié)同脫氯脫堿工藝,以提高原材料的能量密度,實(shí)現(xiàn)清潔燃料的生產(chǎn)。本文選取兩種典型的高堿燃料木屑和準(zhǔn)東煤為原料,借助電位滴定、電感耦合等離子體光譜分析(ICP-OES)、掃描電子顯微鏡(SEM)、傅里葉紅外光譜分析(FTIR)和氮?dú)馕锢砦摳降仁侄窝芯縋VC與高堿燃料共水熱過(guò)程中氯和堿及堿土金屬元素的遷移特性,探究共水熱對(duì)水熱炭燃料性能的影響。結(jié)果表明:(1)研究PVC與松木屑共水熱中水熱溫度、保溫時(shí)間和松木屑粒徑對(duì)脫氯和堿土金屬的影響,表明水熱溫度的升高或保溫時(shí)間的延長(zhǎng)都可以提高脫氯反應(yīng)效率,但水熱溫度是影響脫氯效率的關(guān)鍵因素,研究范圍內(nèi)三者對(duì)脫氯的重要性為:水熱溫度保溫時(shí)間松木屑粒徑;在PVC與松木屑共水熱過(guò)程中,PVC中氯的脫除增強(qiáng)了水熱反應(yīng)環(huán)境的酸性,顯著提高了無(wú)機(jī)物的去除效率(Removal efficiency,RE),溫度升高有利于鉀(K)和鈉(Na)的去除。松木屑水熱炭堿土金屬的脫除率RE遵循以下順序:KFe≈Al≈CaNaMg,而共水熱炭的無(wú)機(jī)物的脫除率RE遵循以下順序:Al≈Ca≈MgFe≈KNa。(2)在PVC與高堿煤共水熱過(guò)程中,煤在225℃時(shí)會(huì)阻礙PVC在共水熱過(guò)程中氯的脫除。脫氯效率(Dechlorination efficiency,DE)從“PVC”空白試驗(yàn)的78.75%降至共水熱炭“225-R0.04”的32.35%,降幅為58.92%;脫氯主要受水熱溫度影響,同PVC與煤的質(zhì)量比(Mass ratio of PVC/Coal,Rp/c,g/g)無(wú)關(guān);含當(dāng)量氯的“HCl”組的脫鈉效率均高于“Rp/c=0.20”組的脫鈉效率,表明PVC的脫氯途徑不僅包括取代反應(yīng),而且還有消去反應(yīng),結(jié)合傅里葉紅外光譜圖中“C=C”的變化規(guī)律,可知在225℃氯的脫除以消去反應(yīng)為主;升高水熱溫度和增加Rp/c對(duì)改善PVC與高堿煤共水熱過(guò)程中的脫鈉效率具有顯著的影響;溫度和Rp/c對(duì)水熱炭的形態(tài)有顯著影響,隨著溫度和Rp/c的增加,水熱炭表面的裂縫變得越來(lái)越明顯,PVC水解的衍生HCl使煤生成了平行板孔隙,具有優(yōu)異的開(kāi)放性,可以促進(jìn)煤的外表面和內(nèi)部的破碎,有利于蒸汽攜帶鈉離子的流動(dòng);高堿煤水熱炭的灰分與脫鈉效率呈負(fù)相關(guān)性,當(dāng)脫鈉效率增加時(shí),灰分會(huì)相應(yīng)減少。(3)研究水熱炭燃料特性,表明松木屑和高堿煤可以通過(guò)與PVC共水熱實(shí)現(xiàn)燃料品質(zhì)的提質(zhì),生物質(zhì)水熱炭的高位發(fā)熱量(HHV)約為24-30 MJ/kg(接近煙煤),能量產(chǎn)率約為74-81%。提高Rp/c有利于提高高堿煤水熱炭的熱值,由于高堿煤與松木屑成分的差異,松木屑類(lèi)水熱炭的著火溫度普遍低于高堿煤水熱炭的著火溫度,但燃燒特性指數(shù)均高于高堿煤的燃燒特性指數(shù)。以上結(jié)果表明,氯和無(wú)機(jī)物可以通過(guò)協(xié)同效應(yīng)有效地在PVC與高堿性燃料的共水熱過(guò)程中去除,因而PVC與高堿性燃料的共水熱生產(chǎn)清潔燃料是可行的。本文研究為廢物資源化和高堿燃料利用的發(fā)展提供了新的觀點(diǎn)。
【學(xué)位單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TQ325.3;X705
【部分圖文】：

圖 1-1 歐洲塑料市場(chǎng)需求[1]Figure 1-1 The market demand for plastic in Europe[1]圖 1-2 全球 PVC 生產(chǎn)分布（61 million tons）[2]Figure 1-2 The global productivity of PVC (61 million tons)[2]

圖 1-2 全球 PVC 生產(chǎn)分布（61 million tons）[2]Figure 1-2 The global productivity of PVC (61 million tons)[2]圖 1-3 PVC 的應(yīng)用范圍（38.5 million tons）[2]Figure 1-3 The application of PVC (38.5 million tons)[2]

圖 1-1 歐洲塑料市場(chǎng)需求[1]Figure 1-1 The market demand for plastic in Europe[1]圖 1-2 全球 PVC 生產(chǎn)分布（61 million tons）[2]Figure 1-2 The global productivity of PVC (61 million tons)[2]

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