【摘要】：隨著我國經(jīng)濟的快速增長以及城鎮(zhèn)化進程的加快,生活垃圾產(chǎn)量急劇增加。目前熱解氣化法處理生活垃圾由于不可比擬的優(yōu)勢引起了越來越廣泛的關(guān)注,然而垃圾熱解氣化的同時會不可避免地產(chǎn)生有機污染物焦油,如何減少焦油排放成為突出存在的環(huán)境問題。我國生活垃圾組分復(fù)雜,因而有必要研究不同垃圾組分混合熱解氣化對焦油特性影響�；趪鴥�(nèi)外研究進展,本文以生活垃圾典型組分為研究對象,系統(tǒng)地研究了組分之間交互作用對熱解動力學(xué)特性、焦油生成特性、焦油理化屬性和焦油催化裂解特性的影響,這對于掌握交互作用對焦油生成及催化裂解的影響、指導(dǎo)垃圾分選和垃圾熱解氣化焦油的控制均有重要的參考價值。首先,為了整體地了解生活垃圾熱解焦油的特性,研究了五種生物質(zhì)類生活垃圾組分和六種化石燃料類生活垃圾組分快速熱解的產(chǎn)物,并將結(jié)果與兩種常規(guī)化石燃料在相同工況下快速熱解的產(chǎn)物進行了分析對比。結(jié)果顯示,生物質(zhì)類生活垃圾快速熱解產(chǎn)物富含含氧碳氫化合物�；剂项惿罾臒崃呀猱a(chǎn)物主要包括苯系物、多環(huán)芳烴、烷烴和烯烴。而化石燃料快速熱解的產(chǎn)物種類多且雜,其中酚類和多環(huán)芳烴占主導(dǎo)地位。選擇纖維素,淀粉和大豆蛋白粉作為生物質(zhì)類生活垃圾典型組分,PVC作為化石燃料類生活垃圾典型組分,利用熱分析技術(shù)對熱解反應(yīng)特性進行分析,并重點關(guān)注三種生物質(zhì)類生活垃圾分別與PVC混合熱解時,交互作用對熱解過程及動力學(xué)參數(shù)的影響。結(jié)果表明三種混合物熱解過程中均發(fā)生了交互作用,表現(xiàn)出顯著的促進效果,纖維素、淀粉和大豆蛋白粉與PVC混合熱解分別使活化能降低了 27.58～30.18%,23.34～63.02%和2.10～12.81%。在熱分析的基礎(chǔ)上,利用小型管式爐試驗臺,研究了生活垃圾典型組分熱解焦油的生成特性,重點關(guān)注了纖維素、淀粉、大豆蛋白粉分別與PVC混合熱解時,熱解過程中的交互作用對焦油生成特性的影響。當(dāng)熱解原料含有大豆蛋白粉時,還關(guān)注了焦油含氮組分中氮的類型。結(jié)果發(fā)現(xiàn),纖維素、淀粉和大豆蛋白粉熱解焦油中含有大量含氧碳氫化合物,而PVC熱解焦油中則幾乎沒有。纖維素和淀粉熱解焦油芳香性很低,芳香族組分相對含量低于30%,而大豆蛋白粉和PVC熱解焦油則呈現(xiàn)很高的芳香性,芳香族組分含量最多可達約50%和82%。對于纖維素和淀粉分別與PVC混合熱解的情況,交互作用促進了焦油的裂解和縮聚反應(yīng),使焦油產(chǎn)率降低且含有更多重質(zhì)的大分子組分。大豆蛋白粉和PVC共同熱解生成了第5類焦油組分,易導(dǎo)致焦油露點升高�；谝陨涎芯�,在生活垃圾典型組分中選擇纖維素和PVC作為代表,進一步研究交互作用對熱解焦油各方面特性的影響,并重點關(guān)注了其中的交互作用。結(jié)果表明,在纖維素和PVC共同熱解的過程中,PVC對熱解焦油多方面特性的形成發(fā)揮了決定性的作用,使混合物熱解焦油H鍵和C鍵的類型、接觸角等特性都與PVC熱解焦油呈現(xiàn)明顯的相似性。此外,二者共同熱解過程中的交互作用使焦油中炭黑的密度和粒徑增大,甚至產(chǎn)生了大范圍的交聯(lián)。同時,交互作用促進了給料中的氯向焦油中遷移,使焦油中氯的濃度提高了 2～9倍,從而更易導(dǎo)致后續(xù)設(shè)備的腐蝕問題。另外,交互作用還使熱解焦油的表面張力提高了 26～28%,動力粘度降低了 19～30%。最后,以纖維素和PVC作為代表,以煅燒白云石為催化劑,進一步研究生活垃圾代表組分纖維素和PVC熱解過程中的交互作用對焦油催化裂解特性的影響。研究結(jié)果表明,煅燒白云石催化劑對纖維素和PVC單獨熱解焦油具有很好的催化裂解效果,催化裂解效率達到90%以上,而混合熱解則使焦油的催化效率比預(yù)期低約8～29%。對裂解后的焦油組成進行分析發(fā)現(xiàn),熱裂解和催化裂解有效減少了焦油組分的種類及焦油的分子質(zhì)量。對反應(yīng)前后的催化劑分析發(fā)現(xiàn),反應(yīng)后的白云石催化劑表面積炭現(xiàn)象并不明顯,而氯中毒情況卻較為嚴重,尤其對于混合給料的情況,白云石中的氯含量達到線性計算結(jié)果的3～15倍。因此,與積炭問題相比,催化劑氯中毒是導(dǎo)致催化效率降低的主要原因。結(jié)合上文內(nèi)容,在纖維素和PVC共同熱解的過程中,交互作用使焦油中生成了更多難以裂解的重質(zhì)組分,又促進了氯元素向焦油的遷移,而含氯量較高的焦油在白云石催化劑表面發(fā)生催化裂解時,其中的氯極易附著于催化劑表面,造成催化劑氯中毒。這兩方面原因共同作用,使煅燒白云石催化劑對混合物熱解焦油的催化裂解效率顯著降低。
【圖文】：

計上可用垃圾清運量代替生活垃圾產(chǎn)生量。隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展、城市化進程的逡逑加快以及人民生活水平的迅速提高，城市生活垃圾也隨之迅速增長。查閱國家統(tǒng)計局編寫逡逑的中國統(tǒng)計年鑒，得到近幾年城市生活垃圾清運量如圖１．１所示。我國城市生活垃圾清運逡逑量呈逐年增長的趨勢，２０１６年時已徶到２．０４億噸。逡逑域市生活垃級清運量（萬噸）逡逑２５０００逡逑２００００逡逑ｍ丨逡逑ｊ邋ｈ邋Ｉ邋§邋ｈ邋１１逡逑２００６邐２００７邐２００８邐２００９邐２０１０邐２０１１邐２０１２邐２０１３邐２０１４邐２０１５邐２０１６逡逑圖１．１我國城市生活垃圾清運量（數(shù)據(jù)來源：２０１７年中國統(tǒng)計年鑒）逡逑根據(jù)世界銀行的統(tǒng)計，全球每年生活垃圾產(chǎn)量己達到１３億噸，預(yù)期到２０２５年將增長逡逑到２２億噸，增幅近７０％，對于低收入國家，未來二十年內(nèi)垃圾產(chǎn)量將增長至兩倍以上［３］。逡逑中國是生活垃圾產(chǎn)量增長速度最快的國家，從２００４年起就超越了美國成為世界上最大的逡逑垃圾產(chǎn)生國［４］，在未來幾年內(nèi)仍將保持較快增長的趨勢。生活垃圾已經(jīng)成為制約我國可持逡逑續(xù)發(fā)展的一大關(guān)鍵因素，不斷增長的生活垃圾不僅占用了大量的土地，而且其釋放的多種逡逑污染物也帶來了日趨嚴重的全球及區(qū)域性環(huán)境問題，對生態(tài)環(huán)境和人類健康造成了巨大的逡逑威脅。另外

圖１．４所示是瑞士熱選公司開發(fā)的兩級固定床氣化技術(shù)。該技術(shù)懫用周期性連續(xù)給垃圾可以不經(jīng)破碎直接使用液壓壓縮至原體積的五分之一。隨后，物料被推送至間接通道熱解，溫度為６００邋°Ｃ，熱解產(chǎn)物進入８００邋°Ｃ高溫反應(yīng)器共同氣化，高溫反應(yīng)器和底部的溫度分別為１２００邋°Ｃ和２０００邋°Ｃ，這樣的高溫可以確保有機揮發(fā)物和二VA英底破壞以及殘余物的坡璃化。氣化氣經(jīng)水冷、除污、干燥后，可用于發(fā)動機、汽輪機和汽鍋爐，還可用于化工原料，同時部分氣體用于加熱通道。根據(jù)實際運行數(shù)據(jù)，，該技電效率可以達到１１？４０％。逡逑Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ邋Ｇａｓ邋Ｃｌｅａｎｉｎｇ．逡逑２７，５００邋�。猓椋筮姡剩裕蓿颍颍铄澹颍殄澹颍赍澹颍殄义希常常渝澹桑猓溴澹捱姡娺姡卞义希蹋哄澹姡暹姡荨蹂义希哼姡哼姡蹋叔澹叔澹者娙眨澹悖簦颍欤悖椋簦义希苓姡鲥澹牵澹睿澹颍幔簦椋铮铄义希鳎恚颍睿捱姡樱酰欤妫酰蝈义蟸枺咤澹б粧�；ｅ庉徳￣辶x希裕潁擼礤義

本文編號：2594970