【摘要】： 為了提高城市生活垃圾資源化處理的效率,需要對(duì)垃圾進(jìn)行破碎預(yù)處理,我國(guó)對(duì)垃圾的破碎都主要是針對(duì)垃圾中的硬質(zhì)和脆性物料,破碎設(shè)備以錘式破碎機(jī)和沖擊式破碎機(jī)為主,但由于有機(jī)生活垃圾中高韌性、低硬度的固體廢棄物如修剪下來(lái)的樹(shù)枝、舊橡膠輪胎、塑料和紙等含量較大,而沖擊破碎的方式對(duì)含水率要求高和對(duì)韌性物料破碎效果差的缺點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了對(duì)有機(jī)垃圾破碎的要求。 本文針對(duì)有機(jī)城市生活垃圾密度小、間隙大、低硬度和韌性物質(zhì)含量高的特點(diǎn),提出了垃圾壓縮剪切破碎的新方法并設(shè)計(jì)制造了一臺(tái)實(shí)驗(yàn)型垃圾破碎機(jī),通過(guò)破碎實(shí)驗(yàn)對(duì)這種破碎方法的可行性以及影響破碎機(jī)性能的因素進(jìn)行了分析和探討。并對(duì)破碎后粒徑對(duì)城市生活垃圾熱解和水蒸汽氣化特性的影響進(jìn)行了研究。 (1)采用某一組分的城市生活垃圾(廚余57.6wt.%,紙板6.9wt.%,織物7.2wt.%,木竹19.7wt.%,塑料8.6wt.%)作為實(shí)驗(yàn)原料,在實(shí)驗(yàn)型破碎機(jī)上進(jìn)行垃圾破碎實(shí)驗(yàn),以破碎產(chǎn)品粒徑分布和破碎單位功耗作為衡量指標(biāo),探討破碎機(jī)工作參數(shù)如壓縮室壓力、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、刀片間距、工作負(fù)荷和進(jìn)料方式對(duì)破碎機(jī)性能的影響。結(jié)果表明：實(shí)驗(yàn)型破碎機(jī)能夠有效地對(duì)有機(jī)生活垃圾進(jìn)行破碎處理,在最佳工況下,破碎產(chǎn)品中粒徑達(dá)到設(shè)計(jì)要求(粒徑小于10mm)的顆粒重量百分含量為85.7%,破碎單位功耗為13.2J/g；垃圾在破碎前受到壓力越大,破碎效果越好,單位能耗越低；增加轉(zhuǎn)速雖然能降低破碎能耗,但是影響破碎產(chǎn)品質(zhì)量；減小刀片間隙可以提高產(chǎn)品中小粒徑顆粒的比重,但能耗較高,對(duì)于韌性高的物料如塑料的破碎,刀片間隙應(yīng)相應(yīng)地減小,使破碎空間等于或稍小于破碎要求粒；為了保證生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性和安全性,需嚴(yán)格控制垃圾破碎機(jī)工作負(fù)荷,在負(fù)荷允許的范圍內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)操作；與單向進(jìn)料的破碎方式相比,雙向進(jìn)料提高了破碎機(jī)的工作效率,降低了破碎單位能耗,對(duì)破碎產(chǎn)品的粒徑分布影響不明顯。 (2)通過(guò)改變垃圾組分、含水率和原料尺寸,探討原料自身特性對(duì)破碎機(jī)性能的影響。結(jié)果表明：新型破碎機(jī)能夠用于不同類固體廢棄物的破碎處理,但對(duì)于低硬度物料的破碎更有效；物料中含水率的增加不利于垃圾的破碎,且在低工作壓力下,含水率對(duì)破碎產(chǎn)品質(zhì)量和單位能耗的影響更顯著；垃圾原料尺寸對(duì)破碎產(chǎn)品粒徑分布的影響不明顯,原料尺寸越小破碎能耗越低。 (3)將破碎后的產(chǎn)品進(jìn)行篩分,采用自行設(shè)計(jì)的管式爐熱解反應(yīng)器和上吸式固定床氣化反應(yīng)器作為小試平臺(tái),探討粒徑在不同的溫度下對(duì)垃圾熱解和水蒸氣氣化特性的影響。結(jié)果表明：增加反應(yīng)溫度可以降低焦油和焦炭產(chǎn)率,提高氣體產(chǎn)量；粒徑越小氣體產(chǎn)量越高,焦油和焦炭量越低；粒徑的影響隨著溫度的升高逐漸減小；熱解和氣化燃?xì)庵蠬2和CO的含量隨著粒徑的減小而增加,CO2降低；熱解和氣化溫度越高,原料粒徑越小,反應(yīng)進(jìn)行的越完全,殘留的焦炭中C和H元素含量越低,灰分的含量相對(duì)增加。 (4)以自行研制的垃圾壓縮裝置作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái),探討垃圾粒徑和壓力對(duì)垃圾體積壓縮比的影響。在自制的連續(xù)性進(jìn)料的固定床催化熱解爐中進(jìn)行了中試研究,探討粒徑和進(jìn)料壓力對(duì)垃圾催化熱解產(chǎn)氣特性的影響,得出了以下結(jié)論：減小原料粒徑和增加進(jìn)料壓力能夠增加垃圾體積壓縮比,減小垃圾粒徑都能夠減低垃圾催化熱解燃?xì)庵醒鯕夂偷獨(dú)獾暮?提高燃?xì)赓|(zhì)量。
【圖文】：

不同物質(zhì)的破碎。傳統(tǒng)破碎設(shè)備多以單顆粒破碎原理為其設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則，所謂的單顆粒破碎是指壓力、撞擊力、拉力或者剪力作用于單個(gè)物料的破碎過(guò)程，這種破碎過(guò)程會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)破碎設(shè)備笨重、低效和高能耗l36]，如市場(chǎng)常見(jiàn)的錘式和反擊式破碎機(jī)(圖1一3和圖1一所示)。在物料的破碎過(guò)程中，能量的消耗形式主要以破碎有用功、摩擦發(fā)熱、噪聲和破碎機(jī)械設(shè)備能耗組成，基于單顆粒破碎原理的機(jī)械設(shè)備，能耗利用效率之所以極低[3刀(不超過(guò)40%)是因?yàn)?破碎時(shí)，大量的能耗以熱能和動(dòng)能的形式消耗掉，同時(shí)由于低頻破碎破碎機(jī)械設(shè)備能耗也占有相當(dāng)大的比重。國(guó)內(nèi)外正在研發(fā)利用層壓破碎原理的新型破碎機(jī)械，基于層壓破碎原理的破碎機(jī)械能夠提高破碎工作效率，改善破碎產(chǎn)品質(zhì)量，降低破碎能耗，常用的層壓破碎系統(tǒng)有領(lǐng)式破碎機(jī)(圖1一1所示)、圓錐破碎機(jī)(圖1一2所示)和輥式破碎機(jī)(圖1一5所示)。層壓式破碎機(jī)廣泛適用于冶金、礦山、煤炭、建筑、建材和化工的領(lǐng)域，為了實(shí)現(xiàn)層壓破碎，上述幾種破碎機(jī)械對(duì)給料有嚴(yán)格的要求，給料的強(qiáng)度和粒度必須要均勻

采用錘式破碎機(jī)對(duì)垃圾進(jìn)行破碎，其產(chǎn)品粒徑分布不均勻，篩上物中脆性物質(zhì)占絕大部分。圖1一3錘式破碎機(jī)圖圖1碑反擊式破碎機(jī)Fig.l一 3ThehannnererusherFig.1并 TheimPacterusher采用錘式破碎機(jī)對(duì)城市生活垃圾進(jìn)行破碎的單位能耗在21.6一79.2)德的范圍內(nèi)變動(dòng)，，主要取決于城市生活垃圾的組成和原料拉徑分布[4’]。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：X799.3

【引證文獻(xiàn)】

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1 陳寧鋒;劉海力;;溫度對(duì)城市生活垃圾氣化的影響研究——以餐廚垃圾中的典型組分米飯為例[J];湖南人文科技學(xué)院學(xué)報(bào);2012年05期

2 劉益強(qiáng);鄒樹(shù)梁;郭平輝;唐德文;湯濤;;城市生活垃圾處置方法與綜合處理前分選工藝研究現(xiàn)狀[J];綠色科技;2013年08期

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1 成功;生物質(zhì)催化氣化定向制備合成氣過(guò)程與機(jī)理研究[D];華中科技大學(xué);2012年

2 楊益;煙草廢棄物熱解和氣化的實(shí)驗(yàn)及機(jī)理研究[D];華中科技大學(xué);2012年

3 王晶博;城市生活垃圾原位水蒸氣催化氣化制備富氫燃?xì)鈁D];華中科技大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 焦李;脫水污泥/生物質(zhì)共熱解特性研究[D];華中科技大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2641090