【摘要】： 資源與環(huán)境是21世紀的兩大主題,城市生活垃圾處理是這兩大主題中的重要課題。隨著人們環(huán)境資源意識的增強,各國政府對垃圾處理技術(shù)標準的提高,傳統(tǒng)的垃圾處理主要方法填埋、堆肥、焚燒三種技術(shù)日益顯示出其缺陷,如垃圾填埋占用大片土地,堆肥法處理量小、效率低,焚燒法容易產(chǎn)生二次污染,特別是二惡英(Dioxins)的污染問題,使其在工業(yè)應(yīng)用方面受到阻礙。 垃圾熱解技術(shù)具有二次污染小,無害化徹底,資源化程度高的特點,是處理垃圾的重要技術(shù)之一,正引起世界各國研究者的廣泛重視。 本文以城市生活垃圾典型有機組分作為研究對象,主要從以下幾個方面開展研究: 深入探討了城市生活垃圾熱解的原理、工藝與反應(yīng)過程,全面總結(jié)了垃圾熱解技術(shù)國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀與進展以及城市生活垃圾熱解技術(shù)的優(yōu)點,對國外典型垃圾熱解工藝作出了科學(xué)的分析與比較; 采用TG-DTG分析方法對典型的有機垃圾組分:木屑,廢紙張,織物以及廢塑料PVC的熱失重特性作了詳細深入的分析,并建立了多階段一級反應(yīng)模型,獲取了各組分在各溫度區(qū)間內(nèi)的熱解動力學(xué)參數(shù); 在自行設(shè)計的外熱式熱解爐裝置平臺上對城市生活垃圾的熱解做了大量的實驗研究,深入分析了城市生活垃圾外熱式熱解在不同工況下的產(chǎn)物分布情況、產(chǎn)氣特性、熱解氣體性質(zhì)、熱解溶液以及熱解殘留半焦的特性,結(jié)果表明熱解溫度是影響城市生活垃圾熱解過程的最重要的參數(shù);隨著溫度的上升,氣體產(chǎn)率迅速增加,熱解溶液產(chǎn)率和半焦產(chǎn)率則呈下降趨勢。熱解氣體主要由CO、H2、CH4、CO2組成,隨著熱解溫度的升高,CO、H2的含量逐漸升高;熱解氣體的熱值并不隨著熱解溫度升高而升高,而是有一個最大值;隨著熱解溫度的升高,熱解半焦的熱值呈上升的趨勢;熱解溶液中絕大部分是水分和揮發(fā)分,固定碳和灰分含量很低,二者之和也不足3%。 建立了垃圾熱解焦油的成分分析方法:液液分離——GC/MS,通過蒸發(fā)、萃取和分離等化學(xué)分離方法將城市生活垃圾熱解產(chǎn)生的焦油分成酸性組分、堿性組分、非極性、極性中性物等幾個大類之后利用GC/MS來進行分析,獲得焦油組分的構(gòu)成信息。 自行研發(fā)了生物質(zhì)粉體供熱城市生活垃圾外熱式熱解新工藝,并做了大量的實驗研究,結(jié)果表明:用生物質(zhì)直接燃燒技術(shù)為垃圾熱解供熱,具有獨創(chuàng)性,該外熱式熱解系統(tǒng)運行穩(wěn)定,產(chǎn)氣率較高,可達45%以上;熱解結(jié)束后,在高溫下通入水蒸氣,能實現(xiàn)絕大部分殘留碳的氣化;該工藝熱解產(chǎn)生的氣體熱值在14～16MJ之間,是內(nèi)熱式熱解氣體熱值的3倍;利用專業(yè)流體軟件Fluent較好的模擬了該系統(tǒng)燃燒室和熱解室的溫度場,為以后系統(tǒng)優(yōu)化提供了基礎(chǔ)。 本文的研究成果將能為城市生活垃圾熱解技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用提供一定的理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。
【圖文】：

10%以下；而垃圾中的紙類、織物、塑料等可燃物的比例已由40％增加到80%以上，垃圾的熱值也由過去的3349kJ/kg上升到6200kJ/kg，其中“有機可燃物”的發(fā)熱值高。圖1-3、圖1-4[21]分別為武漢市垃圾組分中有機成分和無機成分的變化趨勢。垃圾中有機質(zhì)含量越高，就越有利于采用能源回收工藝進行處理。圖1-3 廚渣、紙張、塑料和有機垃圾總量的年變化趨勢Fig. 1-3 Annual amount trend of food scraps/ paper/plastic and organics

6圖1-4 無機垃圾、煤灰年變化趨勢Fig. 1-4 Annual amount trend of coal dust and inorganics表 1-3 為我國城市生活垃圾組分預(yù)測。表 1-3 城市生活垃圾組分預(yù)測結(jié)果[20](%)Table 1-3 Prediction results of MSW components (%)項目 1995 年 2000 年 2005 年 2010 年 2015 年 2020 年廚余 58.30 66.03 57.72 53.32 50.57 49.61紙類 7.91 7.00 11.20 14.56 17.47 19.22塑料 7.17 11.00 12.65 13.28 12.75 12.70金屬 0.29 0.28 0.27 0.25 0.25 0.25玻璃 1.68 2.50 3.75 3.94 3.66 3.30灰土 19.63 3.00 3.20 2.88 2.59 2.46竹木纖維 5.02 10.19 11.21 11.77 12.71 12.46從總體上看，中國城市生活垃圾的成分的變化趨勢是：1）城市生活垃圾中的有機物含量逐漸增多；2）有機垃圾中廚余垃圾比例均有不同程度的下降；3)城市生活垃圾成分中的可回收物有大幅度增長；4）垃圾中可燃物成分增加，垃圾的熱值有所提高。1.5 城市生活垃圾處理技術(shù)現(xiàn)狀1.5.1 城市生活垃圾主要處理技術(shù)及其評價垃圾處理方法按處理工藝不同分為物理方法、化學(xué)方法及生物化學(xué)方法 3 類。就
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：X705

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2659043