城市生活垃圾制备RDF富氧燃烧基础研究

论文摘要

随着社会、经济的快速发展进步,大量且快速增长的城市生活垃圾处理处置已成为急需关注与解决的问题,与此同时,大量的农林废弃物没有得到有效的利用,造成了资源的浪费。将城市生活垃圾分类后获得的高热值垃圾与生物质混合制备的RDF （Refuse Derived Fuel,垃圾衍生燃料）与原生垃圾相比具有热值高、燃烧稳定、产生的二次污染低等特点。本文对该类RDF的成型特性、富氧气氛下的污染排放及燃烧特性开展理论与实验研究,并应用Aspen plus软件对RDF富氧气氛下的燃烧过程进行模拟,为日后RDF技术的发展提供参考。RDF成型特性的研究结果表明：塑料组分比例小于50%为宜；锯末作为添加的生物质成型效果要好于玉米秸秆；含水率控制在10%-14%时颗粒成型效果较好。利用管式炉对RDF富氧气氛下燃烧污染物排放特性进行了研究,结果表明：NO的生成主要集中在燃烧前期；温度大于700。C及氧浓度大于60%时,NO瞬时浓度峰值突增；温度大于700。C时,SO2瞬时浓度激增；氧浓度的增加使得S02释放延迟时间缩短。利用热重-差热分析仪对RDF富氧气氛下燃烧特性进行研究。研究结果表明,在富氧气氛下RDF的燃烧过程,可以分为干燥脱水、挥发分析出及燃烧、固定碳燃烧三个过程；随着升温速率的增加,RDF燃烧反应向高温方向移动；随氧浓度的增加,RDF燃烧反应的速率增大；RDF的燃烧过程可以看做是数个一级反应的叠加。最后基刁Aspen Plus软件平台建立了RDF富氧气氛下燃烧模型。对RDF在富氧气氛下和空气中的燃烧产物进行了对比,并研究燃烧温度、过量氧系数6对燃烧产物的影响。结果表明：随温度和6增大,NOx生成量增大；温度对SO2和S03生成量的影响较小；当6<1时,随6增大S02生成量增大,当6>1时,6的增大对S02的量影响较小；随6增大,SO3生成量略有增长。计算表明应用Aspen plus模拟RDF的富氧燃烧是可行的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 城市生活垃圾现状
• 1.3 城市生活垃圾处理技术及现状
• 1.3.1 填埋处理
• 1.3.2 堆肥处理
• 1.3.3 焚烧处理
• 1.4 本课题主要研究内容
• 第2章 高热值垃圾制备RDF可行性及成型特性分析
• 2.1 制备RDF的物料来源
• 2.1.1 城市生活垃圾中高热值组分及部分工业废物
• 2.1.2 制备RDF添加物（生物质）的来源及特性
• 2.2 RDF制备及应用的环境可接纳性
• 2.2.1 RDF制备过程中的环境影响
• 2.2.2 RDF燃烧产生的有害气体
• 2.2.3 RDF焚烧产生的灰渣
• 2.2.4 RDF焚烧产生的可吸入颗粒物
• 2.3 制备RDF所需能耗
• 2.4 RDF产品应用及市场需求
• 2.5 RDF技术国内外利用及发展现状
• 2.6 RDF制备工艺
• 2.6.1 干燥成型RDF制备工艺
• 2.6.2 化学处理的RDF制备工艺
• 2.7 实验样品的制备
• 2.8 RDF颗粒成型特性分析
• 2.8.1 塑料含量对RDF颗粒成型特性影响
• 2.8.2 含水率对RDF颗粒成型特性影响
• 2.8.3 生物质对RDF颗粒成型特性影响
• 2.9 RDF性质分析
• 2.9.1 样品的元素分析及工业分析
• 2.10 本章小结
• 第3章 RDF富氧燃烧污染物排放特性研究
• 3.1 实验装置及仪器
• 3.1.1 实验方法及工况
• 3.2 实验结果及讨论
• 3.2.1 RDF富氧燃烧NO排放特性
• 2排放特性'>3.2.2 RDF富氧燃烧SO₂排放特性
• 3.3 本章小结
• 第4章 垃圾衍生燃料富氧气氛下的燃烧特性及动力学分析
• 4.1 实验样品、仪器及方法
• 4.2 燃烧曲线特征参数的求取方法
• 4.2.1 着火点的确定
• 4.2.2 挥发分最大析出速率
• 4.2.3 焦炭最大燃烧速率
• 4.2.4 燃烬率
• 4.3 垃圾衍生燃料富氧气氛下燃烧特性
• 4.3.1 物料比例对RDF富氧燃烧特性影响
• 4.3.2 生物质对RDF富氧燃烧特性影响
• 4.3.3 升温速率对RDF富氧燃烧特性影响
• 4.3.4 氧浓度对RDF富氧燃烧特性影响
• 4.4 垃圾衍生燃料富氧气氛下燃烧动力学分析
• 4.4.1 RDF燃烧的化学反应与反应级数
• 4.4.2 动力学模型的建立
• 4.4.3 不同物料比例RDF富氧燃烧动力学参数计算
• 4.4.4 不同生物质RDF富氧燃烧动力学参数计算
• 4.4.5 不同升温速率RDF富氧燃烧动力学参数计算
• 4.4.6 不同氧浓度RDF富氧燃烧动力学参数计算结果
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于Aspen plus软件对RDF富氧燃烧的模拟
• 5.1 流程模拟及其优越性
• 5.2 Aspen plus软件介绍
• 5.2.1 Aspen plus软件特性
• 5.2.2 Aspen plus软件应用及其组成
• 5.3 RDF富氧燃烧模型的建立
• 5.3.1 模拟的原理
• 5.3.2 模拟的方法
• 5.4 RDF富氧燃烧的模拟计算结果及分析
• 5.4.1 空气气氛和富氧气氛RDF燃烧比较
• 5.4.2 富氧气氛下燃烧温度对燃烧产物的影响
• 5.4.3 过氧系数δ对燃烧产物的影响
• 5.5 本章小结
• 第6章 制备垃圾衍生燃料（RDF）中试试验研究
• 6.1 制备垃圾衍生燃料（RDF）中试试验实施的背景及意义
• 6.2 制备RDF中试试验
• 6.2.1 制备RDF中试试验技术路线
• 6.2.2 制备RDF中试试验各部分介绍
• 6.3 制备RDF中试试验各部分参数及RDF颗粒物理特性
• 6.3.1 垃圾分选预处理部分的筛分效率
• 6.3.2 制备RDF中试试验能耗
• 6.3.3 制备RDF中试试验产品物理特性
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文